浅析生成设计技术发展对汽车造型设计的影响

丁典

浅析生成设计技术发展对汽车造型设计的影响

丁典

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州 510000）

对现行的汽车造型设计中应用数字化技术情况进行了调研，以这两者的相互关系作为研究依据，论述了数字化技术如何推动汽车造型设计发展。通过例举生成设计技术的发展，共同验证科学技术进步是如何刺激汽车造型大胆创新的，并对生成设计的技术要点和思路进行了浅析。

生成设计；造型设计；数字化技术；箱型汽车

1 艺术与科学技术共同推进汽车造型设计发展

纵观汽车造型设计发展史，从箱型汽车到流线型跑车再到现在将空气学发挥到极致的F1赛车，汽车造型发展始终在科学技术和艺术的共同推进下不断演化；有人把它当作是简单的交通工具，也有人将它视作精神的象征，这就是汽车无与伦比的艺术魅力所在。

当空气动力学知识广泛被人们认可后，汽车制造商意识到相对圆润的车身可以降低风阻，提高汽车行驶速度和稳定性，大量圆润的汽车造型设计被采用。到20世纪中叶，空气动力学进一步发展，使得更多车型开始应用更加科学的流线型造型。20世纪90年代，由于钣金技术和冲压工艺的提升，大部分轿车都开始强调特征线在汽车造型设计中的应用，并作为品牌标识的关键设计语言，近10年来随着科学技术的进一步发展，尤其是汽车造型的发展更为迅猛，汽车造型设计风格丰富多彩，汽车造型设计也完成了从“方”到“圆”的循环交替。例如乔治亚罗设计的帕萨特B1车型和最新的帕萨特B8设计，帕萨特B1车型的造型棱角分明，除了受到当时汽车设计的流程趋势影响，也受到计算机辅助设计水平的制约，导致在汽车生产中无法加工出曲面复杂和连续性高的曲面。以前的汽车造型“方”和“圆”很难做到共存，而在科技水平大幅进步下，在帕萨特B8的设计中可以看到曲面的变化十分丰富，展现出复杂且细腻的光影变化，锐利的造型已经不再是简单的过渡，而有了渐消线来完成“方”与“圆”的过渡，这些变化都离不开计算机辅助设计技术的发展。

2 当下汽车造型设计中运用的关键数字化技术

2.1 数字草图技术

数字草图技术在造型设计的创意设计阶段，与造型设计联系最紧密的数字化技术主要是数字效果图技术和数字建模技术。数字效果图是指使用电脑和绘图板代替传统的纸笔来绘制汽车草图效果图，在早期的汽车造型设计活动中常可以看到使用尺规、水彩颜料、色粉及喷笔等工具作图的汽车设计师，而在数字化工具普及后，这些较为耗时的传统工具已经较少使用。

2.2 数字建模技术

数字建模技术在现代汽车造型设计中，利用CAD系统和CAM系统中的数字建模软件进行数字化曲面设计是必不可少的一环。在汽车造型设计的前期设计中，数字建模技术可以快速地创建三维模型与曲面，在这个阶段创意设计师可以在三维空间内观察设计，利用数字化模型来继续深化设计。同时，数字模型具备可加工性，可转向下游进行物理模型加工，数字化建模技术的出现对于现代汽车造型设计流程有着颠覆性的改变。

2.3 虚拟现实技术

虚拟现实技术的应用领域十分广泛，就汽车行业来说，其已经应用于汽车设计、汽车销售、汽车虚拟驾驶培训等诸多领域。在汽车造型设计中，虚拟现实技术的应用历史也十分悠久，目前主要应用于各类造型评审中，其凭借优秀的交互特性和沉浸性在当下各大国际知名汽车企业和设计公司汽车造型流程中广泛应用。

3 生成设计技术

生成设计技术（Generative Design）是CAD计算机辅助设计方法中的一种。在生产设计中，它输出的图像、声音、建筑模型、动画等都是由一组规则的算法生成的。这是一种快速探索设计可能性的方法，在不同的设计领域中均有使用，比如艺术、建筑、建筑设计、产品设计等。

常规的设计流程为：概念→设计草图→编程实现。

生成设计的方法为：概念→定义规则→编程生成。

其核心区别在于常规的设计方法在概念形成阶段是全局控制模式，也就是人脑的概念呈现的形象基本等于最终实现形象；生成设计方法的重点在定义规则阶段，在自然界中有许多生长现象都与生成设计的规律相似，例如树分形规律、鱼群自组织规律、蚂群寻食方式、遗传规律、神经网络等，生成设计的基本流程如图1所示。

图1 生成设计基本流程图

生成设计变得越来越普及，很大程度上是由于数字化软件的发展或软件插件的发展使得生成设计易于使用，即使没有编程经验的设计师也可以通过数字化设计软件来设计。在产品设计中，在产品造型和工程方面都有运用，比如在自行车三脚架中运用生产设计技术。在软件中可通过控制模态来得到不同的结构与造型，比如通过计算机控制三角架的强度，放开其他变量，这样的设计方法并没有剥夺设计师的创意，反而会提供更多的方案和思路。其中衍生设计和目标驱动设计是基于生成设计技术的2种模式。

3.1 衍生设计

衍生设计是多种算法在逻辑上的叠加，根据设计师完成基体的设计在独特的模态和变量下自动完成设计，使作品更具现代感与创作性。

3.2 目标驱动设计

这是一种基于轻量化的生成设计，在两块曲面之间先输入定义，比如最小支撑力，计算机自动利用云端的先进算法生成晶格，这样既能保证支撑力，又能完成轻量化设计。

4 总结

从生成设计技术的发展和应用可见，科学技术进步刺激了汽车造型的大胆创新，而艺术性感官追求与挑战也使得科学技术更快进步，科学技术与艺术文化的交融影响使得汽车造型设计不断螺旋式地向前发展。可以说现代汽车造型正是在人不断地追求极致的形式与功能的背景下而不断演变发展的，而汽车造型设计的发展也同样在不断推进数字化技术的进步。

［1］吴浩聪.汽车造型设计方法研究与微型轿车的设计开发［D］.武汉：武汉理工大学，2008.

［2］高亮.数字化工具支持下的工业设计［D］.成都：四川大学，2006.

U462

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.028

2095－6835（2019）17－0065－02

丁典（1992—），男，研究方向为汽车造型设计数字化设计。

〔编辑：张思楠〕