现代拖拉机外观装修装饰创新设计

李启光

(电子科技大学中山学院，广东 中山 528400)

0 引言

农业机械外观设计是一个具有极大潜力的市场，精美的外观、鲜艳的色彩可以提高拖拉机设备的市场竞争力。因此，在设计拖拉机过程中，不仅仅应该注重于机械结构的设计优化，也应该注意色彩搭配和环境的协调统一。在进行拖拉机外观设计时，需要考虑机械设备和自然环境的和谐统一，只有这样才能设计出更加人性化和智能化的现代拖拉机设备，使拖拉机作业者获得更加愉快的自动化作业体验，劳动者获得更大的成就感。基于数字新媒体技术的3D虚拟场景仿真技术，可以将设计的产品以虚拟现实的方式展示给客户，一方面可以让设计者身临其境地感受装修装饰的色彩和图案等；另一方面可以将设计好的产品展示给客户，以便于提出修改方案，从而提高设计效率，使设计更加完美。

1 新媒体数字化装修装饰的现代拖拉机外观创新设计

数字化新媒体技术给产品的外观设计以及装修装饰带来了极大的便利，用户可以利用数字化虚拟现实技术，对设计的作品进行预览，结合多媒体技术对产品进行修改，从而提高装修装饰和产品外观设计的效率。在装修装饰方面，可以利用数字化建筑漫游技术，采用OpenGL构建装修装饰的场景，用户可以通过鼠标控制各个方位和视角，如图1所示。

图1 基于数字化建筑漫游技术的房间装饰Fig.1 Room decoration based on digital architecture roaming technology

拖拉机设备的外观和图案色彩对于拖拉机的使用及调整拖拉机作业者的疲劳感觉具有重要的意义，拖拉机外观设计可以根据不同的民族文化背景设计个性化的需求图案，结合现场作业环境，可以将拖拉机图案设计的绿色欢快感强一些，从而可以平衡劳动者的心理，释放由高强度劳动产生的压力，缓解疲惫的感觉，给农业生产作业活动增加一定的乐趣。

图2表示基于数字化装修技术的现代拖拉机外观设计的基本流程。在完成拖拉机产品的初试装修装饰工作后，可以采用沿用室内装修装饰技术的数字化漫游技术对产品进行多媒体设计效果呈现。通过效果展示，设计者可以整体地把握产品的设计效果，便于产品的进一步修改；在修改完成后，利用数字化多媒体技术再将产品在客户面前展示，以完成产品的验收或者进一步修改。

图2 基于数字化装修技术的现代拖拉机外观设计流程Fig.2 The design process of modern tractor based on digital decoration technology

2 基于坐标变换的数字化虚拟外观装修装饰技术

利用坐标变换可以将一个坐标系中的点映射到另一个坐标系中，从而使图像具有3D动态效果，达到虚拟3D展示的功能。在数字化虚拟外观装修装饰过程中，经常要用到坐标变换方法，常用的坐标变换包括图像平移、图像缩放和图像旋转，通过一系列的图像变换，将外观装修装饰效果映射在3D虚拟空间内，便于产品的设计和表达。

图3表示在空间内对图像中的像素点进行平移的示意图。在2D空间内，移动可以沿着X和Y向进行移动，其移动过程可以采用变换矩阵来表示，其表达式为

(1)

其中，tx、ty、tz分别表示平移因子。和图像平移的原理相同，图像缩放的原理如图4所示。

为了统一装修装饰设计图像的效果，需要通过放大和缩放功能，将图片处理为统一的尺寸，其变换矩阵的表达式为

(2)

其中，tx、ty、tz分别表示平移因子。按照相同的原理可以对图像进行旋转，旋转的原理可以采用左手坐标系方法，将沿Z轴旋转的角度α定义为倾斜角，沿X轴旋转的角度定义为β仰视角，沿Y轴旋转的角度定义为γ偏转角，如图5所示。

图3 图像平移示意图Fig.3 The sketch diagram of image translation

图4 图像缩放原理示意图Fig.4 The schematic diagram of image scaling

图5 旋转角度示意图Fig.5 The schematic diagram of rotation angle

根据图像坐标的旋转原理，可以通过选择变换公式得到旋转后的图像，图像的旋转变换公式表达式为

(3)

其中，m的数值可以用α、β、γ来表示。在进行产品装修装饰时，可以使用数字媒体技术提供的纹理贴图的方法，将纹理映射到产品上，从而达到不同的装饰效果，其流程如图6所示。

图6 外观装修装饰纹理映射Fig.6 The texture mapping of exterior decoration

通过纹理的映射可以将产品的外观设计效果展示出来，然后将产品放置在虚拟的作业环境中，使其和环境的色彩相协调。在虚拟展示过程中需要调用大量的数据，因此对数据初始化必须有足够的内部存储，其初始化流程如图7所示。通过读数据的初始化，可以对每一个导入的数据块进行判断，以便初始化分区。通过对导入的3D文件进行判断和规则优化，最后读取数据，结束后释放内存，以保证程序的正常运行。

3 基于新媒体虚拟场景的数字化拖拉机外观装饰设计

将数字化新媒体技术使用在拖拉机外观装饰装修过程中，不仅可以生动形象地虚拟显示拖拉机的外观，还可以将其放置在虚拟环境中，验证其和作业环境的协调性，首先对3D虚拟场景的一些环境参数进行定义，如表1所示。

图7 数据初始化流程Fig.7 The data initialization process表1 虚拟环境参数定义表Table 1 The parameter definition Table of virtual environment

对拖拉机的具体作用场景进行定义之后，便可以得到虚拟化的作业场景，包括房屋、田地、农作物、农田和拖拉机等。3D虚拟映射后的场景如图8所示。

图8 创设农田虚拟场景Fig.8 Creating a virtual scene of farmland

本次设计的重点是农历的配色装饰方案，配色装饰过程在虚拟场景中可以采用纹理贴图的方法，纹理贴图中有各种纹理和颜色方案，其部分纹理和颜色如图9所示。

图9 深浅色纹理装饰虚拟图示例Fig.9 The examples of palm yellow textured virtual graphics

图9所示的深浅色的纹理虚拟贴图示例，可以通过贴图将颜色配置在拖拉机上，本次以深红色的配色方案为例，通过贴图后得到了如图10所示的虚拟效果。

图10 拖拉机配色后的虚拟环境Fig.10 The virtual environment after tractor color matching

通过拖拉机配色后，可以将其放置在虚拟的农田场景中。由图10可以看出：红色和农田的丰收景象比较协调，满足设计审美需要，从而验证了数字化新媒体技术在拖拉机装修装饰设计中使用的可行性。

4 结论

随着数字新媒体技术的发展，数字化设计被使用在更多的领域，本次研究将其使用在拖拉机外观装饰设计过程中，并通过虚拟漫游技术，创设了拖拉机产品数字化装修装饰的过程的情境。通过数字化配色方案和纹理贴图的方法，将配色后的拖拉机置于虚拟作业环境中，通过颜色和环境的协调性，验证了方案的可行性。将数字化新媒体技术使用在产品的外观设计上具有非常广阔的应用前景，其沉浸感、交互性与实时性的综合效果会给产品设计者带来全新的设计感受，会给客户带来产品设计效果虚拟情境的全新体验，从而给产品的设计和修改提供了极大的便利，提高了产品外观装饰设计的效率。