ALIAS软件在汽车外饰零部件造型中的运用

易于新

【摘 要】随着消费者对汽车造型需求的不断变化，汽车造型设计流程逐步演化为以CAD等数字工具为中心的流程。ALIAS因其出色的NURBS建模能力，在汽车设计中发挥着至关重要的作用。文章列举了ALIAS软件的使用方法，并结合东风柳州汽车有限公司某车型格栅设计中出现的一些问题案例对格栅设计要点进行了介绍，为ALIAS软件在汽车外饰零部件设计的运用提供借鉴与帮助。

【关键词】ALIAS；造型；格栅

【中图分类号】U469.72 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）02-0096-04

1 汽车造型简介

汽车的外观造型一直是吸引销售者购买的重要因素，汽车产品这种“外观决定购买”的现象逐渐超过其他工业商品，而且这种倾向正呈逐年上升的趋势。随着消费者需求的多样化，用户对造型的關注程度不断增大，高品质、时代感强（由汽车造型带给人的直观感受）成为消费者选购汽车的重要因素。如何顺应消费者的需求，快速开发出理想的车辆外观造型，是各个汽车厂商面临的挑战。然而，通常车型的开发需要3年的时间，因此为了不错过市场，缩短开发周期成为汽车生产厂商必然的选择。在这样的形势下，各公司采取了众多措施缩短开发周期。为了提高与设计同时进行的造型具体化（模型制作及图形显示）的效率，从原来的以实体模型为中心的开发流程转变为采用CAD等数字工具，形成以数字模型为中心的开发流程。

CAD的全称为计算机辅助设计，指的是利用计算机软件进行数字模型设计。目前，汽车行业的造型设计主要使用ALIAS，其全名是Autodesk Alias Studio Tools，它建立在为工业设计流程服务的基础上，从概念草图到概念模型，从二维三维交互技术到虚拟评审，从精准数字模型到传递至下游工程软件进行结构设计，涵盖了工业设计流程的每个环节。ALIAS的优势如下：{1}有曲面设计的高自由度；{2}使用与下游工程软件（CATIA，UG）通用的Nurbs算法（Nurbs指的是软件中进行建模的曲线和曲面的表达法），因此它可以与下游CAD软件进行数据传输。ALIAS巧妙地将艺术和工程连接起来，使设计、创意、生产一元化，成为全球工业设计师的设计利器。那么，我们在汽车造型设计中该如何运用ALIAS，在实际过程中又该注意哪些问题？本文结合工作实践对这一问题展开探讨。

2 ALIAS软件在汽车外饰零部件造型中的运用

2.1 ALIAS软件在汽车外饰零部件造型中的运用原则

2.1.1 工作流程

传统的工业产品设计流程：造型规划—先行造型—生产造型。造型规划阶段，领导层明确产品的商品性能及市场定位。先行造型阶段，以造型规划为基础，提出造型创意解决方案。生产造型阶段，解决造型方向后，开始启动以生产和销售为目的的准备工作。与其他工业产品相比，汽车造型设计开发周期长、投资较大、使用范围广且条件苛刻。但汽车造型的开发也是在这个大的框架下运作的，其中造型阶段的数字模型的设计工作主要由ALIAS软件承担。

2.1.2 造型原则

（1）韵律美，造型表面的光影讲究平顺、过渡自然。曲面控制点排列工整美观，不能有突变等影响曲面质量的问题（如图1所示）。

（2）简约美，当一个NURBS曲面可以用One Span表达出的时候，坚决不要过多的Span；一个特征在可以用单曲面表达出的时候，也不要使用过多的曲面。

（3）造型意图完整性，很多曲面设计师都存在一个误区，他们太在意精简原则，总想把模型做得尽量精简，甚至不惜牺牲造型。要知道，曲面工程师应该首先满足造型，在造型完美的基础上再谈精简。

（4）有先有后。在几个曲面交汇的地方，需要设计师判断出倒角的先后顺序。不同的顺序，造型效果也不一样（如图2所示）。

2.2 ALIAS软件模块介绍（如图3所示）

（1）工具盘。工具盘是ALIAS软件中使用频率最高的模块，大部分的工具都在工具盘内。

（2）工具架。工具架用于放置常用工具，可按照本人操作习惯来配置自己的工具组合，以提高工作效率。

（3）菜单栏。菜单栏是软件系统功能的一部分，包含文件操作、编辑、布局、界面、层编辑和系统参数设定等菜单。

（4）控制面板。控制面板可以对操作对象进行编辑，在不同的工作环境下有不同的控制面板选项。

（5）软件工作窗口。软件工作窗口是执行建模、设定材质、渲染等操作命令的区域。

（6）命令行。进行具体操作时，命令行有相关命令的提示。

3 通过项目解析ALIAS软件在汽车外饰零部件造型中的运用

本文以东风柳州汽车有限公司研发的一款产品（某年度车型）的外饰前格栅设计为实例，详细介绍ALIAS软件在汽车外饰零部件造型中的运用。

3.1 数字模型设计前的准备工作

前期的准备工作包括软件的设置和设计输入。

3.1.1 软件设置

（1）ALIAS软件非常人性化，除了默认的设置以外，曲面设计师还可以依照自己的喜好和习惯设置一套自己的界面，它包括自定义工具架和自定义快捷键。设计师使用自己熟悉的界面与快捷键，可以大大提高工作效率。

（2）设置与CAD系统匹配的工作环境。请参见“Preferences”>“Construction Option”的“Construction Presets”部分。

3.1.2 设计输入

设计输入包括效果图输入和总布置输入，两者必不可少。

（1）效果图。效果图能告诉我们汽车格栅的形状、特征、色彩、材质、分块等，它能表达设计师的创意，趋向于感性。效果图要求透视准确，形面表达清晰（如图4所示）。

（2）总布置输入。总布置输入趋于理性，它准确地告诉我们汽车格栅的进气量要求、外部突出物法规要求、造型表面离内部结构的距离等，这些输入是严谨的，它将一个产品的基本功能诉求明确给造型设计师。但在理性和感性碰撞过程中，造型难免要做出一定的妥协。

（3）电器相关输入。有些车型需要前置摄像头，造型设计师需要考虑摄像头的布置。

3.2 基础面制作

3.2.1 导入效果图和断面图

除了正视效果图，造型设计师还应该提供侧视和俯视的效果图。

（1）我们把效果图分别导入软件的Front（camera）、Left（camera）视图中。调整图片的底色，使之与软件的背景色融合，方便辨认，并调整效果图尺寸，使有效部分在工作区域显示合理。

（2）导入某车型车身数模，调整效果图画布大小和位置，使之尽可能地与车身贴合（如图5所示）。

（3）调整好画布后，将车身、车尾部、前挡玻璃等不必要的曲面删除，只留下对手件的部分曲面，提高计算机运行速度。

（4）观察效果图，理解效果图的比例。从正视和侧视2个角度，综合分析格栅有多少个零部件，以及每个小部件、线条的前后空间位置，然后建立基础面。

3.2.2 基础大面的制作

基础大面如同高楼大厦的基石一样，承载着上面的结构与重量。所有的造型细节特征都是在基础曲面上搭建而成。

（1）观察原车数模和效果图发现，格栅的左、右部分是对称的，我们只需要做一半，然后使用镜像功能就可以完成整个制作。

（2）根据总布置所给的数据和效果图的特征关系做出基础面。画出断面线，根据断面线制作Square曲面（如图6所示）。

3.3 曲面质量的判断及A级曲面构建的要领

由于大面是所有造型细节特征的基础，所以对于大面的质量检查必不可少。

一般而言，曲面模型分为A，B，C 3类。大体上可以理解如下：C是初级，较少考虑工程，主要目的在于满足设计师的造型创意，也可称为CAS面；B介于A和C，是造型和工程相互妥协和斗争的产物；A为冻结版A级曲面，其满足了造型意图、曲面质量检查、工艺、工程结构等要求。

（1）本文主要讨论的是曲面质量的定义。质量达到了A级的曲面应满足如下条件：①曲面控制点排列工整美观，不能有突变、异形等影响曲面质量的问题；②如果是贝赛尔（Bezier）曲面，控制点不应超过7×7；如果是有理B样条（Nurbs）曲面，控制点不应超过6×6；③曲面高光、斑马纹走势、各部分特征满足设计师要求；④高斯均匀变化无折皱、撕裂现象；⑤各连续面之间的精度达到了预期的指数，其中包含了G0（Position），G1（Tangency），G2（Curvature）；⑥曲率梳顺畅，在对称处（Y=0）要求G3连续；⑦数据完整，无多面、少面、碎面、重复面和处理不完整曲面的现象。

（2）那么如何构建高质量的曲面？ALIAS软件是以NURBS作为曲线技术核心，即高质量的曲面依靠的是高质量的曲线。高质量的曲线绘制原则如下：①用最少的元素来描绘想要的形状（如图7所示）。②优化CV和Hull的分布。CV点的分布要间隔均匀，在曲线上没有过度分布的CV点（在区率变化急剧的地方要多安排一些CV点，如图8所示）。③曲线的曲率变化呈现出加速或减速的特点（如图9所示）。

3.4 细节特征的推敲

ALIAS软件设计的是三维立体数模，在细节方面的制作需要抓住关键性曲线仔细推敲。例如，一根特征线在A视角给人感觉良好，但是换到B视角可能就会给人感觉比较别扭。因此，需要不断地调节特征曲线和曲面上的CV点，以达到在各个视角都满意的状态。

注意事项：一定要从多视角抓好效果图上各个特征之间的比例关系，特别是机盖和前保都是沿用件，新设计的格栅线形要注意与沿用件的呼应关系。这里可以使用Non Proportional View Scale Set工具进行验证。

效果图毕竟是二维空间，很多细节需要在数字模型推敲。推敲过程中遇到相互矛盾或者不能实现的地方，应该与效果图设计者充分讨论，找出正确的解决方案。制作数模的正确顺序为先做大面，然后检查，再做细节特征，检查并观察和效果图的匹配度，最后倒角（如图10所示）。

3.5 渲染及评审

将设计完成的数模和原车身数模均导入Key Shot（如图11所示），渲染文件并请造型总监和公司领导进行评审，并记录评审意见，以便后期修改。

4 数据传输至下游部门

造型工作结束后，数模就会传输至下游工程部门进行结构设计，曲面设计师的工作就完成了。在数据传输前，除了检查曲面质量，曲面设计师还应该对数据做一轮缝合检查。

使用“Surface Edit”>“Stitch”>“Shell Stitch”，可以将曲面缝合，也就是创建实体模型。在缝合过程中会识别出超出指定公差的曲面边界。曲面设计师可在转换数据之前解决这些问题（缝合之前应当先保存原始数模）。

应当注意的是，不进行缝合处理的数模，将以NURBS几何体的形式传输到下游CAD。如果缝合了几何体，则该几何体将与拓扑信息一起传输到下游CAD。

5 结语

本文列举了ALIAS软件的使用方法，并结合东风柳州汽车有限公司某车型格栅设计中出现的一些问题，对格栅设计要点进行了介绍，希望以上内容能对初涉ALIAS软件的设计师有一定的帮助。

参 考 文 献

[1]黄健昆.基于Alias2015的S60后排座椅A面设计[J].汽车科技，2016（）.

[2]樊红亮.汽车工程手册——造型与车身设计篇[M].北京：北京理工大学出版社，2010.

[3]魏强.Autodesk Alias Studio汽车实践手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[責任编辑：陈泽琦]