浅谈汽车油泥模型曲面质量检查及优化

谢杨

摘 要：汽车造型设计中油泥模型是整个研发阶段中的重要组成部分，油泥模型曲面质量要求极高，表面处理后可贴膜也可直接喷漆，油泥模型虽然采用手工制作，通过科学的检测方法以及熟练的制作技巧，可以将曲面质量达到很高的程度。本文将根据汽车模型在制作过程中的手工曲面质量检查和优化方法进行探讨，解析曲面在汽车油泥模型制作过程中的重要性及曲面质量检查方法的可行性，推动油泥模型的质量不断提升，加速汽车设计的研发。

关键词：汽车设计 汽车油泥模型 曲面质量 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

汽车油泥模型制作是将汽车设计效果图，从二维平面设计转换为三维立体模型的过程，油泥模型是由造型各异的曲面构成。当这些曲面表面进行适当处理后如贴膜、喷漆等，在光源条件下会产生不同的反射效果，利用其反射效果的光影来判断曲面的质量及与设计效果图的关系，并在这个过程中对油泥模型曲面不断地进行调整验证，直到模型完全满足设计意图，这些反射效果的光影在行业内称为“高光”，因此油泥模型的曲面高光就是决定汽车模型的曲面质量的最关键判断依据。高光线不像特征线是客观存在的线，却是设计形体非常重要的特征，在不同的光线和环境下，表现多变，因此高光也相对比较难以控制。

2 汽车油泥模型手工曲面检查和优化的作用及优势

汽车造型的审美要素包括图形、形面和体量3类其中，造型形面指包裹汽车车身的一系列复杂自由曲面，也可以用特征线作为分割边界[1]。其中曲面质量的检查和优化通常在线面构成阶段进行的，但是高光的大体走向主要是由大关系决定的，而通过对曲面质量进行检查和优化可以提升模型曲面的质感，增加其精致度。汽车造型中，面的品质决定汽车设计的总的品质[2]。一件优秀的设计作品不仅会带来使用的便利，也会具有艺术和音乐的力量，带来感官的愉悦和享受[3]。

而手工曲面的优化目前相对于计算机辅助方式仍然具备其优势。首先是即刻效果可视，可以调动多个模型师同时对多个区域进行优化，真实感受模型体量，而数据上优化往往还是需要洗削出来验证才可确认。另外可获得更富有变化更有温度的曲面，尤其是多张面的進行搭接时更柔和，使产品更生动。这是也为什么在汽车辅助技术高度发展的今天仍然需要手工油泥模型改型优化这一方式。而高光的调节手工更具优势。因为人类双目观察物体的原因，会形成透视效果以及错觉，我们需要对真实看到的曲面进行补偿和优化。此外，人们日常对汽车的观察角度往往是特定的，这需要围绕着特定观察角度进行设计照顾倾斜。尤其到了后期，往往就是及其微妙的调整，这是在电脑屏幕前很难做到的。通过对汽车油泥模型整体的细致手工优化，将让汽车拥有全新的风貌。

3 曲面质量检查环境及光源

高光检查的过程需要良好的环境作为辅助。其一是需要相对开阔的空间，室内至少具备1-3倍被观测物体的距离，室外能达到3-5倍更好；其二是充足的光线，要有1000LX-1500LX的光照环境，晴天上午和傍晚的亮度也非常适合室外观察；其三是拥有条形参考物作为反射对象，该物品可以是光源本身，也可以是其他物体，通常根据习惯，将这些反射对象平行于汽车侧面进行放置。常见的反射对象有斑马线板，灯架等如图1，这些都是专门用于高光检查的工具，还可以充分利用建筑物本身的线条等，模型室更常见的是条形的光源，兼具光源和反射对象。

4 汽车油泥模型曲面质量的检查方法

常见的检查方法有贴锡纸、透明膜、喷漆膜，或喷洒酒精等方式，通过这些办法让油泥表面具备反射能力，下面详细列举了一些常用方式。汽车基本曲面往往是双曲面，双曲面由在两个方向上无数变化的曲线编织而成。通过反射，将两个方向的曲线效果呈现在曲面上，从而判断与预期效果的差距。这些方法贯穿于整个模型制作和评审中，检查结果是模型优化的重要依据。

4.1 锡纸检测法

油泥模型曲面制作过程中，常采用贴锡纸的方式进行曲面质量验证，此方法简便快捷，成本较低，可形成金属光泽，是油泥模型手工调整阶段最重要的曲面质量检测方法之一，如图2。通过不同角度的观察，可以发现到该面的细微抖动，以及各点曲率的加速度等。

4.2 透明膜检测法

模型曲面制作过程中，采用表面贴透明薄膜的方式进行曲面验证，此方法类似帖锡纸验证，是使用喷水贴透明薄膜的方式，利用其反光效果验证曲面质量，此方式最廉价快速。

4.3 贴代纳膜检测法

油泥模型完成细修后，贴膜前对油泥模型表面质量进行验证，该方式最接近真车喷漆后的效果，适用于整车油泥模型完成细修之后的阶段，可以更准确的验证高光效果，如图3。

4.4 触觉感知法

油泥模型在制作过程中，利用触觉手感沿着一个方向触摸曲面，感受曲面变化，流畅的曲面在相同曲率下触感不会产生突变，凹陷或凸起，反之则代表变化位置的曲面存在问题，此方法油泥模型师制作过程使用较多，往往需要一定的经验。

5 汽车油泥模型曲面高光形态分类

汽车设计曲面上形成的高光变化丰富，但是基础的高光主要有以下几种，包括条形高光、回旋高光、扇形高光、S形高光[4]。通过对这些高光进行搭配组合，或使其聚集或发散，最终将使汽车便面流光溢彩。

5.1 条形高光

条形高光是汽车设计中的重要高光形态，主要应用在车身，其造型趋势变化平缓，可以贯穿车辆的整个侧面，通过高光聚集的位置分割侧面黑白灰的比例，从视觉上调整车身比例姿态，可以营造一种修长的设计效果，配合其疏密的变化，形成饱满挺拔的效果，是体现设计效果及整个汽车比例姿态是否协调的重要高光形态。此类高光形态常应用于车身侧面，汽车玻璃等大面，如图4所示。

5.2 回旋形高光

回旋形高光是汽车设计中比较常用的高光形态，主要应用在两个车身型面交界过渡的设计中，此类形态会随着视觉角度的不同，呈现出回旋状，可以调整两个相邻车身型面的变化，用来调剂中和车身高光形态的走势，让汽车设计效果更具流动性，是整个汽车相邻型面过度最重要的高光形态。如图5所示。

5.3 扇形高光

扇形高光是汽车设计中的常用高光形态，主要应用在车身侧面与前后相邻型面设计中此类形态呈U字形扩散状，可以衔接侧面高光，调整车身轮包型面的高低，是车身姿态调整及型面搭配是否协调的重要高光形态，让汽车设计效果更动感，加强此高光可以是设计更加有力强壮，柔和其高光可使其优雅温和。此类高光形态常应用在轮眉，前后保杠的位置，如图6所示。

5.4 S形高光

S形高光是汽车设计中最常见的高光形态，主要应用在角度较大的相邻型面过度设计中，此类形态呈现S形扩散状，是两个相邻型面高光连接在一起形成的高光形态，可以调整相邻型面的R角大小，并以此为依据调整相邻型面的高光，是型面高光调整的重要依据，让汽车设计效果变化更丰富，更接近效果图，如图7所示。

可以发现S型高光由两个锥形高光衔接而成。锥形高光也是汽车设计中常见形态，用来表现型面高低差的高光形态，主要应用在汽车三维方向有段差的型面，是连接两个型面的过渡面，可以体现汽车设计的层次感和厚度，是形成整个汽车立体感的最重要高光形态，让汽车设计效果更具有肌肉感，更饱满。此类高光形态常应用于连接不同造型的型面。

6 曲面质量问题的分类

6.1 曲面高光线不流畅

曲面中局部位置的高光不符合整体曲面的走势，比相邻位置的曲面更突出或凹陷，这是因为曲面的曲率预期位置发生了变化，没有沿着预期路线保持如图8。

6.2 曲面高光线粗细突变

曲面中的局部位置的高光线聚集粗细不符合整体曲面的走势，光影突然变化，如图9这种水平方向比相邻的曲面光影变粗粗，这是因为预期区域位置的曲率大小突然发生了变化。

6.3 曲面扭曲

曲面的框架结构不正确，导致一张面看起来是变形扭曲的，尤其是从侧面或者俯视看时，其断面不在框架内。这种情况往往需要从结构出发，重新按照基准搭建曲面结构。这种问题出现时，往往相邻的面都会受到影响。

6.4 其他质量问题

到了模型制作后期，明显的气泡、杂质也是不被允许的，这些瑕疵在模型后期都需要完全消除。

7 曲面质量优化

根据曲面问题的分类，对油泥曲面进行检查，确认曲面质量问题类型及范围，选择增减油泥进行调整，再次检查直到满足曲面高光到可接受的程度。下文会根据油泥模型制作过程中，容易出现曲面质量问题的造型举例，阐述具体曲面质量问题的调整方法。

7.1 曲面优化的原理及工具

常用的曲面优化工具有钢片和碳纤维板，这两种工具具备很好的韧性，尤其是碳纤维，受力后其刀刃能形成高质量的曲线，用该曲面沿着某个方向刮削，从而得到目标型面。带齿刮片可以快速下泥，碳纤维板用于塑造曲面，用精磨的钢片进行最后的修整。

7.2 曲面调整实践

下面根据一个曲面质量问题案例进行举例。首先采用锡纸验证，确定曲面质量问题及范围，选择足够长的刮板。用长刮板做出想要的曲线形态保持去刮面，未刮到的位置就是曲面凹陷问题位置，呈深色，在凹陷区域增加油泥，用带齿刮片沿米字形刮削，然后用碳纤维粗刮，最后用精修钢片精刮表面即可完成，如图10。

下面是根据高光调整案例进行举例。首先采用锡纸验证，确定曲面质量问题及范围，并与设计效果图的高光对比，发现该回旋高光末端太过尖锐，轮包与车身过渡过于急，需要平缓一些，因此需要将此处增大反R半径，如图11。

7.3 让曲面有张力

油泥模型曲面高质量不仅仅体现在表面的光顺方面的质量，更体现在曲面的张力上。通常光照射物体形成的光影，会产生受光面、背光面、反光面，黑白灰比例的大关系。需要调节好明暗关系，然后丰富其的过渡关系，做到过渡自然有虚有实，让其符合设计意图，这样便可得到一个关系正确并富有表现力的曲面效果。根据设计风格来增减光影明暗对比关系使体态或强壮或可爱或优雅或锋利。而汽车的高光是汽车上的光照产生的线条，它与车身上的特征线组合在一起共同影响着车身的姿态动势。近年来随着汽车曲面的变化由简单到丰富的转变，由规整曲面向渐变曲面的转变，车身的光影明暗关系更为丰富，变化更细腻。高光走势更具变化，平行方向有疏有密，形态呈现更多样的发展趋势。

8 结语

可见，曲面是构成油泥模型的最重要元素之一，通过对曲面质量的不断检查和反复调整优化，最终可以将设计效果图完美的展现出来，使得设计师的二维画面形成一个生动的三维汽车模型。行业内虽然经常使用高光检查曲面质量，但是通常都是口口相传，因为高光不是固定在曲面上的特征，而是特定位置和环境下的形成的影像，因此调高光还是非常玄妙的工作，复杂曲面往往都是资深的模型师才有能力去完成。筆者就造型曲面的高光形态、曲面质量检查以及优化等方面的进行探讨，希望能给同行做一些参考，而如何设计制作出更好的曲面还有很多值得探讨的因素，比如曲面的变化形式，搭接形式等，这些往往都带有个人偏好、个人情感等，未来可以就这些特点继续探讨。

参考文献：

[1]梁峭，赵江洪.汽车造型形面的分类与光影表达[J].包装工程，2015，36（04）：43-45+50.

[2]王鹏.油泥模型设计制作在汽车造型设计中的运用及必要性[D].江苏：苏州大学，2016.

[3]胡婷婷.汽车造型设计的图解思维研究[D]. 湖南：湖南大学，2019.

[4]郭上清.汽车外饰油泥模型制作工艺的优化[J].汽车零部件，2020（7）：19-22.