淺談汽車油泥模型曲面質量檢查及優化

謝楊

摘 要：汽車造型設計中油泥模型是整個研發階段中的重要組成部分，油泥模型曲面質量要求極高，表面處理后可貼膜也可直接噴漆，油泥模型雖然采用手工制作，通過科學的檢測方法以及熟練的制作技巧，可以將曲面質量達到很高的程度。本文將根據汽車模型在制作過程中的手工曲面質量檢查和優化方法進行探討，解析曲面在汽車油泥模型制作過程中的重要性及曲面質量檢查方法的可行性，推動油泥模型的質量不斷提升，加速汽車設計的研發。

關鍵詞：汽車設計 汽車油泥模型 曲面質量 高光

Quality Inspection and Optimization of Manual Surface of Automobile Clay Model

Xie Yang

Abstract：The automobile clay model is an important part of the whole research and development stage， and also an extension of the automobile appearance design. The surface quality of the automobile clay model is very high. Although the clay model is made by hand， the surface quality can be achieved to a high degree through scientific testing methods and skilled skills. In this paper， according to the automobile model in the production process of manual surface quality inspection and optimization methods and practices to study， this paper analyzes the importance of the curved surface in the manufacture of the automobile sludge model and the feasibility of the curved surface quality inspection method， promotes the quality of the sludge model and accelerates the research and development of the automobile design.

Key words：automobile design， automobile clay model， surface quality

1 引言

汽車油泥模型制作是將汽車設計效果圖，從二維平面設計轉換為三維立體模型的過程，油泥模型是由造型各異的曲面構成。當這些曲面表面進行適當處理后如貼膜、噴漆等，在光源條件下會產生不同的反射效果，利用其反射效果的光影來判斷曲面的質量及與設計效果圖的關系，并在這個過程中對油泥模型曲面不斷地進行調整驗證，直到模型完全滿足設計意圖，這些反射效果的光影在行業內稱為“高光”，因此油泥模型的曲面高光就是決定汽車模型的曲面質量的最關鍵判斷依據。高光線不像特征線是客觀存在的線，卻是設計形體非常重要的特征，在不同的光線和環境下，表現多變，因此高光也相對比較難以控制。

2 汽車油泥模型手工曲面檢查和優化的作用及優勢

汽車造型的審美要素包括圖形、形面和體量3類其中，造型形面指包裹汽車車身的一系列復雜自由曲面，也可以用特征線作為分割邊界[1]。其中曲面質量的檢查和優化通常在線面構成階段進行的，但是高光的大體走向主要是由大關系決定的，而通過對曲面質量進行檢查和優化可以提升模型曲面的質感，增加其精致度。汽車造型中，面的品質決定汽車設計的總的品質[2]。一件優秀的設計作品不僅會帶來使用的便利，也會具有藝術和音樂的力量，帶來感官的愉悅和享受[3]。

而手工曲面的優化目前相對于計算機輔助方式仍然具備其優勢。首先是即刻效果可視，可以調動多個模型師同時對多個區域進行優化，真實感受模型體量，而數據上優化往往還是需要洗削出來驗證才可確認。另外可獲得更富有變化更有溫度的曲面，尤其是多張面的進行搭接時更柔和，使產品更生動。這是也為什么在汽車輔助技術高度發展的今天仍然需要手工油泥模型改型優化這一方式。而高光的調節手工更具優勢。因為人類雙目觀察物體的原因，會形成透視效果以及錯覺，我們需要對真實看到的曲面進行補償和優化。此外，人們日常對汽車的觀察角度往往是特定的，這需要圍繞著特定觀察角度進行設計照顧傾斜。尤其到了后期，往往就是及其微妙的調整，這是在電腦屏幕前很難做到的。通過對汽車油泥模型整體的細致手工優化，將讓汽車擁有全新的風貌。

3 曲面質量檢查環境及光源

高光檢查的過程需要良好的環境作為輔助。其一是需要相對開闊的空間，室內至少具備1-3倍被觀測物體的距離，室外能達到3-5倍更好；其二是充足的光線，要有1000LX-1500LX的光照環境，晴天上午和傍晚的亮度也非常適合室外觀察；其三是擁有條形參考物作為反射對象，該物品可以是光源本身，也可以是其他物體，通常根據習慣，將這些反射對象平行于汽車側面進行放置。常見的反射對象有斑馬線板，燈架等如圖1，這些都是專門用于高光檢查的工具，還可以充分利用建筑物本身的線條等，模型室更常見的是條形的光源，兼具光源和反射對象。

4 汽車油泥模型曲面質量的檢查方法

常見的檢查方法有貼錫紙、透明膜、噴漆膜，或噴灑酒精等方式，通過這些辦法讓油泥表面具備反射能力，下面詳細列舉了一些常用方式。汽車基本曲面往往是雙曲面，雙曲面由在兩個方向上無數變化的曲線編織而成。通過反射，將兩個方向的曲線效果呈現在曲面上，從而判斷與預期效果的差距。這些方法貫穿于整個模型制作和評審中，檢查結果是模型優化的重要依據。

4.1 錫紙檢測法

油泥模型曲面制作過程中，常采用貼錫紙的方式進行曲面質量驗證，此方法簡便快捷，成本較低，可形成金屬光澤，是油泥模型手工調整階段最重要的曲面質量檢測方法之一，如圖2。通過不同角度的觀察，可以發現到該面的細微抖動，以及各點曲率的加速度等。

4.2 透明膜檢測法

模型曲面制作過程中，采用表面貼透明薄膜的方式進行曲面驗證，此方法類似帖錫紙驗證，是使用噴水貼透明薄膜的方式，利用其反光效果驗證曲面質量，此方式最廉價快速。

4.3 貼代納膜檢測法

油泥模型完成細修后，貼膜前對油泥模型表面質量進行驗證，該方式最接近真車噴漆后的效果，適用于整車油泥模型完成細修之后的階段，可以更準確的驗證高光效果，如圖3。

4.4 觸覺感知法

油泥模型在制作過程中，利用觸覺手感沿著一個方向觸摸曲面，感受曲面變化，流暢的曲面在相同曲率下觸感不會產生突變，凹陷或凸起，反之則代表變化位置的曲面存在問題，此方法油泥模型師制作過程使用較多，往往需要一定的經驗。

5 汽車油泥模型曲面高光形態分類

汽車設計曲面上形成的高光變化豐富，但是基礎的高光主要有以下幾種，包括條形高光、回旋高光、扇形高光、S形高光[4]。通過對這些高光進行搭配組合，或使其聚集或發散，最終將使汽車便面流光溢彩。

5.1 條形高光

條形高光是汽車設計中的重要高光形態，主要應用在車身，其造型趨勢變化平緩，可以貫穿車輛的整個側面，通過高光聚集的位置分割側面黑白灰的比例，從視覺上調整車身比例姿態，可以營造一種修長的設計效果，配合其疏密的變化，形成飽滿挺拔的效果，是體現設計效果及整個汽車比例姿態是否協調的重要高光形態。此類高光形態常應用于車身側面，汽車玻璃等大面，如圖4所示。

5.2 回旋形高光

回旋形高光是汽車設計中比較常用的高光形態，主要應用在兩個車身型面交界過渡的設計中，此類形態會隨著視覺角度的不同，呈現出回旋狀，可以調整兩個相鄰車身型面的變化，用來調劑中和車身高光形態的走勢，讓汽車設計效果更具流動性，是整個汽車相鄰型面過度最重要的高光形態。如圖5所示。

5.3 扇形高光

扇形高光是汽車設計中的常用高光形態，主要應用在車身側面與前后相鄰型面設計中此類形態呈U字形擴散狀，可以銜接側面高光，調整車身輪包型面的高低，是車身姿態調整及型面搭配是否協調的重要高光形態，讓汽車設計效果更動感，加強此高光可以是設計更加有力強壯，柔和其高光可使其優雅溫和。此類高光形態常應用在輪眉，前后保杠的位置，如圖6所示。

5.4 S形高光

S形高光是汽車設計中最常見的高光形態，主要應用在角度較大的相鄰型面過度設計中，此類形態呈現S形擴散狀，是兩個相鄰型面高光連接在一起形成的高光形態，可以調整相鄰型面的R角大小，并以此為依據調整相鄰型面的高光，是型面高光調整的重要依據，讓汽車設計效果變化更豐富，更接近效果圖，如圖7所示。

可以發現S型高光由兩個錐形高光銜接而成。錐形高光也是汽車設計中常見形態，用來表現型面高低差的高光形態，主要應用在汽車三維方向有段差的型面，是連接兩個型面的過渡面，可以體現汽車設計的層次感和厚度，是形成整個汽車立體感的最重要高光形態，讓汽車設計效果更具有肌肉感，更飽滿。此類高光形態常應用于連接不同造型的型面。

6 曲面質量問題的分類

6.1 曲面高光線不流暢

曲面中局部位置的高光不符合整體曲面的走勢，比相鄰位置的曲面更突出或凹陷，這是因為曲面的曲率預期位置發生了變化，沒有沿著預期路線保持如圖8。

6.2 曲面高光線粗細突變

曲面中的局部位置的高光線聚集粗細不符合整體曲面的走勢，光影突然變化，如圖9這種水平方向比相鄰的曲面光影變粗粗，這是因為預期區域位置的曲率大小突然發生了變化。

6.3 曲面扭曲

曲面的框架結構不正確，導致一張面看起來是變形扭曲的，尤其是從側面或者俯視看時，其斷面不在框架內。這種情況往往需要從結構出發，重新按照基準搭建曲面結構。這種問題出現時，往往相鄰的面都會受到影響。

6.4 其他質量問題

到了模型制作后期，明顯的氣泡、雜質也是不被允許的，這些瑕疵在模型后期都需要完全消除。

7 曲面質量優化

根據曲面問題的分類，對油泥曲面進行檢查，確認曲面質量問題類型及范圍，選擇增減油泥進行調整，再次檢查直到滿足曲面高光到可接受的程度。下文會根據油泥模型制作過程中，容易出現曲面質量問題的造型舉例，闡述具體曲面質量問題的調整方法。

7.1 曲面優化的原理及工具

常用的曲面優化工具有鋼片和碳纖維板，這兩種工具具備很好的韌性，尤其是碳纖維，受力后其刀刃能形成高質量的曲線，用該曲面沿著某個方向刮削，從而得到目標型面。帶齒刮片可以快速下泥，碳纖維板用于塑造曲面，用精磨的鋼片進行最后的修整。

7.2 曲面調整實踐

下面根據一個曲面質量問題案例進行舉例。首先采用錫紙驗證，確定曲面質量問題及范圍，選擇足夠長的刮板。用長刮板做出想要的曲線形態保持去刮面，未刮到的位置就是曲面凹陷問題位置，呈深色，在凹陷區域增加油泥，用帶齒刮片沿米字形刮削，然后用碳纖維粗刮，最后用精修鋼片精刮表面即可完成，如圖10。

下面是根據高光調整案例進行舉例。首先采用錫紙驗證，確定曲面質量問題及范圍，并與設計效果圖的高光對比，發現該回旋高光末端太過尖銳，輪包與車身過渡過于急，需要平緩一些，因此需要將此處增大反R半徑，如圖11。

7.3 讓曲面有張力

油泥模型曲面高質量不僅僅體現在表面的光順方面的質量，更體現在曲面的張力上。通常光照射物體形成的光影，會產生受光面、背光面、反光面，黑白灰比例的大關系。需要調節好明暗關系，然后豐富其的過渡關系，做到過渡自然有虛有實，讓其符合設計意圖，這樣便可得到一個關系正確并富有表現力的曲面效果。根據設計風格來增減光影明暗對比關系使體態或強壯或可愛或優雅或鋒利。而汽車的高光是汽車上的光照產生的線條，它與車身上的特征線組合在一起共同影響著車身的姿態動勢。近年來隨著汽車曲面的變化由簡單到豐富的轉變，由規整曲面向漸變曲面的轉變，車身的光影明暗關系更為豐富，變化更細膩。高光走勢更具變化，平行方向有疏有密，形態呈現更多樣的發展趨勢。

8 結語

可見，曲面是構成油泥模型的最重要元素之一，通過對曲面質量的不斷檢查和反復調整優化，最終可以將設計效果圖完美的展現出來，使得設計師的二維畫面形成一個生動的三維汽車模型。行業內雖然經常使用高光檢查曲面質量，但是通常都是口口相傳，因為高光不是固定在曲面上的特征，而是特定位置和環境下的形成的影像，因此調高光還是非常玄妙的工作，復雜曲面往往都是資深的模型師才有能力去完成。筆者就造型曲面的高光形態、曲面質量檢查以及優化等方面的進行探討，希望能給同行做一些參考，而如何設計制作出更好的曲面還有很多值得探討的因素，比如曲面的變化形式，搭接形式等，這些往往都帶有個人偏好、個人情感等，未來可以就這些特點繼續探討。

參考文獻：

[1]梁峭，趙江洪.汽車造型形面的分類與光影表達[J].包裝工程，2015，36（04）：43-45+50.

[2]王鵬.油泥模型設計制作在汽車造型設計中的運用及必要性[D].江蘇：蘇州大學，2016.

[3]胡婷婷.汽車造型設計的圖解思維研究[D]. 湖南：湖南大學，2019.

[4]郭上清.汽車外飾油泥模型制作工藝的優化[J].汽車零部件，2020（7）：19-22.