淺析生成設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展對(duì)汽車造型設(shè)計(jì)的影響

丁典

淺析生成設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展對(duì)汽車造型設(shè)計(jì)的影響

丁典

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510000）

對(duì)現(xiàn)行的汽車造型設(shè)計(jì)中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)情況進(jìn)行了調(diào)研，以這兩者的相互關(guān)系作為研究依據(jù)，論述了數(shù)字化技術(shù)如何推動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)發(fā)展。通過例舉生成設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，共同驗(yàn)證科學(xué)技術(shù)進(jìn)步是如何刺激汽車造型大膽創(chuàng)新的，并對(duì)生成設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)和思路進(jìn)行了淺析。

生成設(shè)計(jì)；造型設(shè)計(jì)；數(shù)字化技術(shù)；箱型汽車

1 藝術(shù)與科學(xué)技術(shù)共同推進(jìn)汽車造型設(shè)計(jì)發(fā)展

縱觀汽車造型設(shè)計(jì)發(fā)展史，從箱型汽車到流線型跑車再到現(xiàn)在將空氣學(xué)發(fā)揮到極致的F1賽車，汽車造型發(fā)展始終在科學(xué)技術(shù)和藝術(shù)的共同推進(jìn)下不斷演化；有人把它當(dāng)作是簡(jiǎn)單的交通工具，也有人將它視作精神的象征，這就是汽車無與倫比的藝術(shù)魅力所在。

當(dāng)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)廣泛被人們認(rèn)可后，汽車制造商意識(shí)到相對(duì)圓潤(rùn)的車身可以降低風(fēng)阻，提高汽車行駛速度和穩(wěn)定性，大量圓潤(rùn)的汽車造型設(shè)計(jì)被采用。到20世紀(jì)中葉，空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)一步發(fā)展，使得更多車型開始應(yīng)用更加科學(xué)的流線型造型。20世紀(jì)90年代，由于鈑金技術(shù)和沖壓工藝的提升，大部分轎車都開始強(qiáng)調(diào)特征線在汽車造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并作為品牌標(biāo)識(shí)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)語(yǔ)言，近10年來隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是汽車造型的發(fā)展更為迅猛，汽車造型設(shè)計(jì)風(fēng)格豐富多彩，汽車造型設(shè)計(jì)也完成了從“方”到“圓”的循環(huán)交替。例如喬治亞羅設(shè)計(jì)的帕薩特B1車型和最新的帕薩特B8設(shè)計(jì)，帕薩特B1車型的造型棱角分明，除了受到當(dāng)時(shí)汽車設(shè)計(jì)的流程趨勢(shì)影響，也受到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)水平的制約，導(dǎo)致在汽車生產(chǎn)中無法加工出曲面復(fù)雜和連續(xù)性高的曲面。以前的汽車造型“方”和“圓”很難做到共存，而在科技水平大幅進(jìn)步下，在帕薩特B8的設(shè)計(jì)中可以看到曲面的變化十分豐富，展現(xiàn)出復(fù)雜且細(xì)膩的光影變化，銳利的造型已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的過渡，而有了漸消線來完成“方”與“圓”的過渡，這些變化都離不開計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

2 當(dāng)下汽車造型設(shè)計(jì)中運(yùn)用的關(guān)鍵數(shù)字化技術(shù)

2.1 數(shù)字草圖技術(shù)

數(shù)字草圖技術(shù)在造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)階段，與造型設(shè)計(jì)聯(lián)系最緊密的數(shù)字化技術(shù)主要是數(shù)字效果圖技術(shù)和數(shù)字建模技術(shù)。數(shù)字效果圖是指使用電腦和繪圖板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙筆來繪制汽車草圖效果圖，在早期的汽車造型設(shè)計(jì)活動(dòng)中常可以看到使用尺規(guī)、水彩顏料、色粉及噴筆等工具作圖的汽車設(shè)計(jì)師，而在數(shù)字化工具普及后，這些較為耗時(shí)的傳統(tǒng)工具已經(jīng)較少使用。

2.2 數(shù)字建模技術(shù)

數(shù)字建模技術(shù)在現(xiàn)代汽車造型設(shè)計(jì)中，利用CAD系統(tǒng)和CAM系統(tǒng)中的數(shù)字建模軟件進(jìn)行數(shù)字化曲面設(shè)計(jì)是必不可少的一環(huán)。在汽車造型設(shè)計(jì)的前期設(shè)計(jì)中，數(shù)字建模技術(shù)可以快速地創(chuàng)建三維模型與曲面，在這個(gè)階段創(chuàng)意設(shè)計(jì)師可以在三維空間內(nèi)觀察設(shè)計(jì)，利用數(shù)字化模型來繼續(xù)深化設(shè)計(jì)。同時(shí)，數(shù)字模型具備可加工性，可轉(zhuǎn)向下游進(jìn)行物理模型加工，數(shù)字化建模技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)代汽車造型設(shè)計(jì)流程有著顛覆性的改變。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，就汽車行業(yè)來說，其已經(jīng)應(yīng)用于汽車設(shè)計(jì)、汽車銷售、汽車虛擬駕駛培訓(xùn)等諸多領(lǐng)域。在汽車造型設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用歷史也十分悠久，目前主要應(yīng)用于各類造型評(píng)審中，其憑借優(yōu)秀的交互特性和沉浸性在當(dāng)下各大國(guó)際知名汽車企業(yè)和設(shè)計(jì)公司汽車造型流程中廣泛應(yīng)用。

3 生成設(shè)計(jì)技術(shù)

生成設(shè)計(jì)技術(shù)（Generative Design）是CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法中的一種。在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，它輸出的圖像、聲音、建筑模型、動(dòng)畫等都是由一組規(guī)則的算法生成的。這是一種快速探索設(shè)計(jì)可能性的方法，在不同的設(shè)計(jì)領(lǐng)域中均有使用，比如藝術(shù)、建筑、建筑設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。

常規(guī)的設(shè)計(jì)流程為：概念→設(shè)計(jì)草圖→編程實(shí)現(xiàn)。

生成設(shè)計(jì)的方法為：概念→定義規(guī)則→編程生成。

其核心區(qū)別在于常規(guī)的設(shè)計(jì)方法在概念形成階段是全局控制模式，也就是人腦的概念呈現(xiàn)的形象基本等于最終實(shí)現(xiàn)形象；生成設(shè)計(jì)方法的重點(diǎn)在定義規(guī)則階段，在自然界中有許多生長(zhǎng)現(xiàn)象都與生成設(shè)計(jì)的規(guī)律相似，例如樹分形規(guī)律、魚群自組織規(guī)律、螞群尋食方式、遺傳規(guī)律、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，生成設(shè)計(jì)的基本流程如圖1所示。

圖1 生成設(shè)計(jì)基本流程圖

生成設(shè)計(jì)變得越來越普及，很大程度上是由于數(shù)字化軟件的發(fā)展或軟件插件的發(fā)展使得生成設(shè)計(jì)易于使用，即使沒有編程經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師也可以通過數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件來設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在產(chǎn)品造型和工程方面都有運(yùn)用，比如在自行車三腳架中運(yùn)用生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)。在軟件中可通過控制模態(tài)來得到不同的結(jié)構(gòu)與造型，比如通過計(jì)算機(jī)控制三角架的強(qiáng)度，放開其他變量，這樣的設(shè)計(jì)方法并沒有剝奪設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意，反而會(huì)提供更多的方案和思路。其中衍生設(shè)計(jì)和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)是基于生成設(shè)計(jì)技術(shù)的2種模式。

3.1 衍生設(shè)計(jì)

衍生設(shè)計(jì)是多種算法在邏輯上的疊加，根據(jù)設(shè)計(jì)師完成基體的設(shè)計(jì)在獨(dú)特的模態(tài)和變量下自動(dòng)完成設(shè)計(jì)，使作品更具現(xiàn)代感與創(chuàng)作性。

3.2 目標(biāo)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

這是一種基于輕量化的生成設(shè)計(jì)，在兩塊曲面之間先輸入定義，比如最小支撐力，計(jì)算機(jī)自動(dòng)利用云端的先進(jìn)算法生成晶格，這樣既能保證支撐力，又能完成輕量化設(shè)計(jì)。

4 總結(jié)

從生成設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用可見，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步刺激了汽車造型的大膽創(chuàng)新，而藝術(shù)性感官追求與挑戰(zhàn)也使得科學(xué)技術(shù)更快進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)文化的交融影響使得汽車造型設(shè)計(jì)不斷螺旋式地向前發(fā)展。可以說現(xiàn)代汽車造型正是在人不斷地追求極致的形式與功能的背景下而不斷演變發(fā)展的，而汽車造型設(shè)計(jì)的發(fā)展也同樣在不斷推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步。

［1］吳浩聰.汽車造型設(shè)計(jì)方法研究與微型轎車的設(shè)計(jì)開發(fā)［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

［2］高亮.數(shù)字化工具支持下的工業(yè)設(shè)計(jì)［D］.成都：四川大學(xué)，2006.

U462

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.028

2095－6835（2019）17－0065－02

丁典（1992—），男，研究方向?yàn)槠囋煨驮O(shè)計(jì)數(shù)字化設(shè)計(jì)。

〔編輯：張思楠〕