計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

前言

第1章 概述

1.1 信息時(shí)代的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1.1 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念及特點(diǎn)

1.1.2 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)

1.1.3 計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響

1.2 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的歷史及發(fā)展趨勢(shì)

1.2.1 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史

1.2.2 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1.3 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中主要計(jì)算機(jī)軟件比較

1.3.1 平面類(lèi)設(shè)計(jì)軟件介紹

1.3.2 三維造型與動(dòng)畫(huà)軟件

1.3.3 工程類(lèi)CAD軟件

第2章 產(chǎn)品造型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及發(fā)展

2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)下的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程演變

2.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)中計(jì)算機(jī)工具的介入

2.2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)調(diào)研

2.2.2 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品概念草圖設(shè)計(jì)

2.2.3 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品三維造型設(shè)計(jì)

2.2.4 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和預(yù)裝配

2.2.5 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)

2.2.6 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

2.3 產(chǎn)品造型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的硬件基本知識(shí)

2.3.1 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的硬件需求及特點(diǎn)

2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)配置

2.3.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入設(shè)備

2.3.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸出設(shè)備

第3章 產(chǎn)品設(shè)計(jì)定位研究中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)調(diào)研與資料分析

3.1.1 設(shè)計(jì)信息資料的收集

3.1.2 調(diào)研數(shù)據(jù)的整合與分析

3.2 計(jì)算機(jī)輔助方案創(chuàng)意與草圖表現(xiàn)

3.2.1 數(shù)字繪圖技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

3.2.2 數(shù)位板的配置及使用

3.3 數(shù)位板配合繪圖軟件進(jìn)行產(chǎn)品草圖表現(xiàn)

3.3.1 AliasStudio軟件界面及基本操作介紹

3.3.2 AliasStudio軟件繪圖工具的配置及使用

3.3.3 圖層及曲線工具的特點(diǎn)及使用

3.3.4 數(shù)字化草圖的輸出

3.4 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品草圖表現(xiàn)技巧與案例分析

3.4.1 馬克筆與色粉繪圖效果的計(jì)算機(jī)表現(xiàn)

3.4.2 綜合運(yùn)用繪圖輔助工具進(jìn)行數(shù)字草圖的表現(xiàn)

第4章 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案發(fā)展階段中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

4.1 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)二維效果表現(xiàn)

4.1.1 Adobe Photoshop在產(chǎn)品效果快速表現(xiàn)中的應(yīng)用

4.1.2 CorelDr·aw在產(chǎn)品效果快速表現(xiàn)中的應(yīng)用

4.2 產(chǎn)品造型三維效果的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

4.2.1 三維模型與三維設(shè)計(jì)軟件

4.2.2 NuRBS曲面建模技巧及案例分析

4.2.3 Polygon多邊形建模技巧及案例分析

4.3 產(chǎn)品二維與三維效果表現(xiàn)之間的銜接與轉(zhuǎn)換

4.3.1 產(chǎn)品平面表現(xiàn)圖的繪制

4.3.2 產(chǎn)品平面表現(xiàn)圖向三維模型的快速轉(zhuǎn)換

4.3.3 利用硬件實(shí)時(shí)渲染功能快速進(jìn)行產(chǎn)品三維效果表現(xiàn)

4.3.4 二維繪圖與三維模型相結(jié)合的設(shè)計(jì)表現(xiàn)與效果展示

4.4 數(shù)字雕刻技術(shù)在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.4.1 數(shù)字雕刻技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

4.4.2 數(shù)字雕刻技術(shù)的特點(diǎn)及在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

第5章 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案展示中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

5.1 產(chǎn)品方案效果展示中的計(jì)算機(jī)渲染技術(shù)

5.1.1 計(jì)算機(jī)渲染中的光影表現(xiàn)

5.1.2 三維設(shè)計(jì)軟件中的燈光系統(tǒng)介紹

5.1.3 產(chǎn)品三維效果表現(xiàn)中的基本布光方法

5.1.4 產(chǎn)品渲染中的材質(zhì)表現(xiàn)

5.1.5 三點(diǎn)布光法產(chǎn)品基礎(chǔ)渲染實(shí)例

5.2 產(chǎn)品渲染的高級(jí)表現(xiàn)技法

5.2.1 主流渲染器簡(jiǎn)介

5.2.2 高級(jí)渲染表現(xiàn)的相關(guān)概念介紹

5.2.3 全局照明產(chǎn)品表現(xiàn)實(shí)例

5.2.4 HDRI以及分層渲染技術(shù)在產(chǎn)品渲染表現(xiàn)中的應(yīng)用

5.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的展示與表現(xiàn)

5.3.1 產(chǎn)品使用情景的表現(xiàn)方法

5.3.2 設(shè)計(jì)展板的特點(diǎn)與作用

5.3.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的多媒體展示

第6章 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案完善深入階段中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

6.1 三維模型的轉(zhuǎn)換與輸出

6.1.1 曲面模型文件向工程設(shè)計(jì)軟件的轉(zhuǎn)換

6.1.2 產(chǎn)品模型文件向快速成型設(shè)備的輸出

6.2 基于參數(shù)化造型技術(shù)的建模方法

6.2.1 工程設(shè)計(jì)軟件中的建模環(huán)境

6.2.2 基本實(shí)體造型特征

6.2.3 實(shí)體特征建模實(shí)例

6.3 產(chǎn)品的數(shù)字化裝配與分解

6.3.1 產(chǎn)品裝配流程簡(jiǎn)介

6.3.2 Top-Down（自上而下）產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)及裝配實(shí)例

6.3.3 產(chǎn)品爆炸圖的制作

6.4 產(chǎn)品工程圖的繪制方法和技巧

6.4.1 工程圖概述

6.4.2 利用智能繪圖系統(tǒng)繪制產(chǎn)品工程圖

思考題與練習(xí)

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書(shū)為工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)本科用系列教材之一。全書(shū)共6章，系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本概念、發(fā)展趨勢(shì)、主要的軟件應(yīng)用以及其間的配合關(guān)系。通過(guò)大量實(shí)際案例的操作演示，生動(dòng)形象地講解了不同軟件在相應(yīng)設(shè)計(jì)流程階段的輔助設(shè)計(jì)技巧。各章后設(shè)置了思考題與練習(xí)，為學(xué)習(xí)者提供了關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的回顧溫習(xí)指導(dǎo)。全書(shū)內(nèi)容全面、圖文結(jié)合，側(cè)重實(shí)例教學(xué)。

計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越重要。在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的手工繪圖、三維數(shù)字建模、靜態(tài)圖片渲染、動(dòng)態(tài)圖像演示、三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模型手板制作、模具設(shè)計(jì)與制造、逆向工程等環(huán)節(jié)都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)已成為工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)不可或缺的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。

Rhinoceros（犀牛）軟件已經(jīng)成為工業(yè)設(shè)計(jì)界最通用的建模設(shè)計(jì)軟件，利用Rhinoceros建模軟件，可以構(gòu)建產(chǎn)品的三維數(shù)字模型； 利用快速渲染軟件Cinema 4D可以進(jìn)行產(chǎn)品效果圖的渲染和動(dòng)畫(huà)制作及演示。構(gòu)建

產(chǎn)品三維數(shù)字模型可以和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換，最大限度地實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)師的原創(chuàng)概念意圖。

Rhinoceros軟件由美國(guó)華盛頓州的Robert McNeel & Associates公司出品。該軟件的編制人員曾服務(wù)于Autodesk 公司，參與編寫(xiě)過(guò)Alias Design Studio軟件，他們從該公司辭職后成立了Robert McNeel & Associates公司，他們借用Alias Design Studio軟件強(qiáng)大的三維數(shù)字建模程序，編制了具有更加簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意概念的具有三維數(shù)字建模功能的新型工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)用軟件——Rhinoceros，因此也被稱(chēng)為“小Alias”。雖然它不具備Alias Design Studio系列軟件可繪制草圖的功能，但仍然具有插圖、建模、照片級(jí)渲染和動(dòng)畫(huà)開(kāi)發(fā)功能，尤其是它具有更簡(jiǎn)便以及人機(jī)界面更友好的操作方式和建模能力，另外還具有極強(qiáng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這使Rhinoceros軟件逐漸成為全球工業(yè)設(shè)計(jì)界最通用的建模設(shè)計(jì)軟件。

Rhinoceros軟件是一套感性化與參數(shù)化相結(jié)合的計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)軟件，受到了業(yè)界廣泛的認(rèn)可和歡迎。Rhinoceros軟件憑借其強(qiáng)大的曲面建模功能和極方便的人機(jī)界面操作優(yōu)勢(shì)成為同類(lèi)設(shè)計(jì)軟件中的佼佼者，是工業(yè)設(shè)計(jì)概念創(chuàng)意設(shè)計(jì)階段的最佳設(shè)計(jì)軟件。Rhinoceros軟件經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，從Rhinoceros 1.0版本已發(fā)展到2008年的Rhinoceros 4.0版本。Rhinoceros軟件提供了NURBS靈活曲面建模、智能化封閉曲面縫合、實(shí)體建模、結(jié)構(gòu)組合、逆向工程、有限元分析、曲面特性分析、實(shí)體特性分析等多種功能，可以和用于加工制造、模具設(shè)計(jì)的Pro/Engineer、UG等工程軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，使工程設(shè)計(jì)人員最貼切地實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意概念意圖。Rhinoceros外掛的Flamingo等軟件還具有多種材質(zhì)庫(kù)編輯器、逼真效果圖靜態(tài)渲染功能。

本書(shū)全面介紹了Rhinoceros軟件強(qiáng)大的數(shù)字建模功能，將系統(tǒng)環(huán)境、三維概述、操作界面、操作命令、特征曲線和曲面構(gòu)建與編輯、數(shù)據(jù)互換等方面的內(nèi)容，用最直接恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)案例來(lái)表現(xiàn)說(shuō)明，為讀者全面詳盡地掌握Rhinoceros軟件提供成熟的操作示范。

另外，本書(shū)還重點(diǎn)介紹了德國(guó)Maxon公司出品的Cinema 4D軟件中的渲染和動(dòng)畫(huà)制作功能。Cinema 4D軟件的最大特點(diǎn)是它具有極高效、快速的逼真效果圖和動(dòng)畫(huà)渲染速度，在相同計(jì)算機(jī)硬件和效果要求條件下，Cinema 4D的渲染速度是3D MAX的20倍。Bhodinut公司研制的材質(zhì)庫(kù)與Cinema 4D配套使用，具有逼真、豐富的材質(zhì)渲染效果和極快的渲染速度。Cinema 4D極高的工作效率和逼真的渲染效果受到了工業(yè)設(shè)計(jì)人員的熱烈歡迎，目前已成為工業(yè)設(shè)計(jì)界應(yīng)用最廣泛、最受歡迎的渲染軟件。Cinema 4D和Rhinoceros軟件被稱(chēng)為工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的最佳組合軟件。

本書(shū)適合高校本科和專(zhuān)科工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)課程使用，也適用于藝術(shù)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)方向的學(xué)生學(xué)習(xí)使用，企業(yè)的工程師和設(shè)計(jì)愛(ài)好者也可使用本書(shū)自學(xué)計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)。

本書(shū)是在作者從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)十多年和講授工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)課程的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，綜合課程教學(xué)要求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐要求編寫(xiě)而成的。鑒于本人知識(shí)結(jié)構(gòu)的有限和時(shí)間上的倉(cāng)促，書(shū)中必然會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤和紕漏，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

2010年10月于寧波大學(xué)

工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)員（師）

———產(chǎn)品設(shè)計(jì)的“導(dǎo)演”

工作內(nèi)容：同濟(jì)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)系副教授、上海都市工業(yè)設(shè)計(jì)中心副總工程師朱鐘炎告訴記者，工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)師在我國(guó)還是一個(gè)年輕的職業(yè)，以往人們往往認(rèn)為就是工廠里的“美工”，其實(shí)這是一種非常膚淺的理解。從理論上來(lái)說(shuō)，工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)師主要從事產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、可視媒體設(shè)計(jì)等工作，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如今令人眼花繚亂的各種款式、型號(hào)的手機(jī)，其外觀、款式的設(shè)計(jì)都是出自工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)師之手。設(shè)計(jì)師相當(dāng)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的“導(dǎo)演”，通過(guò)他的工作把造型藝術(shù)和產(chǎn)品的科技含量、性能和市場(chǎng)需求完美地體現(xiàn)，在產(chǎn)品上。

技能要求：工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)人員要成為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)“導(dǎo)演”，同樣需要技術(shù)和藝術(shù)的集合。從技能上來(lái)說(shuō)，他們需要具備產(chǎn)品實(shí)體模型、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、展示設(shè)計(jì)、室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)，廣告、包裝、企業(yè)形象CI和多媒體設(shè)計(jì)等各方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。

職業(yè)等級(jí)：三個(gè)等級(jí)：工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)員（國(guó)家職業(yè)資格三級(jí)）、工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)師（國(guó)家職業(yè)資格二級(jí)）、高級(jí)工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)師（國(guó)家職業(yè)資格一級(jí)）。