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摘 要 如今的产品造型概念设计和复杂多变的自由市场存在着许多差距,在设计中需要尽量赶上这种自由变化.随着多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展,对概念设计思维的模拟必将达到更自由的境界,Maya就能摆脱产品造型概念设计的技术束缚,让设计的艺术思维自由翱翔.Maya提供了独一无二的雕刻笔刷工具,让设计师可以快速且自由自在地雕刻、造型；Maya还拥有完美而全面的动力学系统,几乎所有产品的运动动画都能如实表现；其材质模拟真实感极强,并有嵌入式MEL语言,让设计师量身订做个人专属接口,可以多平台、自由设计.
关 键 词 ：自由 Maya 概念设计 产品造型
中图分类号：J50 文献标识码：A
艺术设计是设计师为了达到一定目的或者要求,通过借助艺术手段以及技术手段,对物质资料进行文化创造的过程.产品造型概念设计是艺术设计中难度较高的一种设计类型,它紧紧围绕产品的实用功能力求在造型上有所突破,具有十分突出的前瞻性、科学性和独创性.在数字技术日新月异的今天,为了让设计师的创意得到淋漓尽致的发挥,各大软件公司也不断加大产品设计相关软件的开发力度,这给概念设计提供了更多的创作环境.其中,Maya就能摆脱产品造型概念设计的技术束缚,让设计的艺术思维自由翱翔,成为众多设计软件中的一个杰出代表.
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一、Maya软件概述
1998年,著名的软件开发公司Alias与Wavefront合并并收购了TDI公司,世界上三大软件开发公司集合在一起,推出了第一个新型的SGI版的三维制作软件Maya.Autodesk公司又于2005收购Alias公司,这样,它融合了早期SGI硬件平台的Alias、Wavefront、TDI三大三维软件的精华,再加上三维巨头Autodesk的整合开发,使Maya成为了目前最为优秀的三维软件之一.除了一般设计软件中的三维和视觉效果制作功能外,Maya还和最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术完美结合,使得其功能更加强大、使用范围更加广阔.目前,Maya以其完善的功能设置、灵活的操作方法、简便的学习过程等优点,大大提高了设计制作效率和渲染真实感,成为设计师梦寐以求的设计制作软件.软件客户有世界顶级的制造和娱乐公司,包括工业光魔公司、梦工厂、任天堂、通用汽车公司、宝马公司和本田等.最新版本的Maya2011改善了多边形建模,通过新的运算法提高了软件的性能,多线程支持可以充分利用多核心处理器的优势,新的HLSL着色工具和硬件着色API则可以大大增强作品的外观.此外,Maya2011还在对象建立和动画实现方面更加具有弹性.从1998年Maya1.0到2010的Maya2011,Maya在不断升级改版中获得业界的赞叹,同时还推动了数字技术的发展与进步.
二、产品造型概念设计是一个自由的设计过程
Koller认为：产品设计分为产品规划、功能设计、定性设计和定量设计等4个阶段.作为新产品开发设计过程的最初阶段,产品造型概念设计着重就设计问题进行概要性解答,确定实现主要功能的手段以及产品主要部件的空间和结构关系.产品造型概念设计可以理解为新产品开发流程中的一个阶段,而这个阶段是以创新为核心的,设计师发挥创作的自由空间比较大.当然,其创新也不是盲目和空洞的创新,必须在材料、造型、结构、色彩、表面质感、装饰等方面有新意,采用新工艺、新技术、新能源创造出新产品,并能为人们带来物质的服务、精神的愉悦.设计结果并不是产品的最终设计,也不是为了立即批量生产,而是以验证、评估产品是否适应目标市场和符合产品功能的需求为目的,为实施产品后续开发过程即生产、营销、服务等做基础.优秀的概念设计应该具备对新事物产生的前后因果的合理解释,并创造出耳目一新的事物特征.此外,由于概念设计也是一个参考性设计,其方案还需进一步深化,是一个设计意向及设计理念的体现.概念设计和复杂多变的自由市场有着许多差距,在概念设计中要尽量赶上这种自由变化.
三、Maya软件应用的必要性与可行性
现在一般的产品造型概念设计辅助软件,不仅要求设计师具备如同专家水准的知识储备,而
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首先,创意是概念设计的重点.只有具有良好创意的产品设计,才能在市场上具有强的竞争力,才能在万千同类产品中脱颖而出.利用Maya的自由性就可以很好地进行表达.其次,概念设计具有探索性.产品造型概念设计的设计要求与约束条件通常是不确定性、模糊、近似、不精确的,因此使得概念产品具有探索性.Maya对模型格式的快捷和多样化转换以及材质、配色的快速模拟,能够快速进行多方案设计.再者,概念设计具有领先性.产品造型概念设计需要前瞻性的领先设计思维去创意,Maya对造型、材料和操作动画能够做到极大化的真实,能够更好地体现这一特点.
需要特别指出的是,Maya虚拟仿真技术在产品造型概念设计中的应用.产品造型概念设计方案本身是软件虚拟实体的,并以虚拟样机的形式出现在客户面前.虚拟产品造型概念设计的结果不仅具有静态信息,而且还应有动态信息.现实世界中的产品构件为了完成某一功能总会有操作行为和反应的,它与使用者或者它们之间总在发生着这样或那样的关系.这就意味着概念产品必须能够运动或具有其物理属性或因操作而产生某种反应等等,才能把产品的真实感体现出来.这就需要利用Maya的虚拟仿真技术进行运动仿真.
四、Maya在产品造型概念设计中的自由应用
Maya功能完善,操作方便,制作效率极高,材质模拟真实感极强,是世界顶级的三维软件.在目前的三维数字设计所使用的软件中,Maya占有极为重要的地位,已经广泛运用于影视动画、建筑动画、工业产品设计和CG数字图形等各个行业.
1.Maya在产品造型概念设计中的优势
（1）Maya拥有嵌入式MEL语言
MEL是支持Maya所有命令函数的一套完整且完全集成的过程编程语言,允许设计师对Maya实施个性化的控制.有了MEL语言,设计师可以自行扩展Maya的功能,把内嵌行为或指令加注在产品设计上,以满足某些创作的需要.MEL语言同时还允许设计师根据各自不同的创作习惯和本身的需要,来扩展和定制Maya,甚至可以进一步开发Maya,使它成为自己项目的独特而创新的环境.由于MEL语言是嵌入式语言,用MEL语言编写的程序可以实现跨平台运行,即编写一次源代码,不用改动程序就可以分别在SGI的IRIS环境和Windows下运行,让设计师实现了基于多个平台的自由设计,并量身订做个人专属接口.
（2）模型格式随意转换
在Maya中,多边形模型、NURBS模型、细分模型之间可以自由转换,可以把画笔特效转换为NURBS,还有流体、纹理等都可以转换为几何体.从这一点来看,Maya可以说是三维模型格式转换最自由的软件.设计师在设计过程中,完全可以根据自己的爱好,自由选择建模方式,然后根据客户的需要而转换模型格式；或者,先在同一模型上根据方便程度而采用不同的建模格式,完成后再转换成同一种模型格式.这就大大提高了建模的速度,轻松解决不同复杂程度的模型的难题.
2 在产品造型概念设计应用中Maya最自由的技术
（1）解放设计师双手的自由雕刻建模技术
Maya的Sculpt提供了独一无二的雕刻笔刷工具,为设计师提供了创造性的控制方式.雕刻笔刷工具能让设计师结合传统艺术创作中所使用的画笔及雕塑方式,快速且自由自在地雕刻NURBS曲面,或选择控制点,或指定目标权重.这完全与传统的手工模型制作流程和感受相吻合,让设计师不花费一点现实材料,却能一刀一笔地塑造起一个产品模型来.此外,雕刻笔刷工具可以像雕刻虚拟泥土般雕刻出多边形的形状或NURBS曲面,还可以在NURBS或多边形面上直接涂刷颜色、透明度、凸凹图、亮度和其它属性.设计师不会受制于抽象的数据和复杂的技术来限制创意思维,这对产品造型概念设计的前期创意设计是极为有利的.雕刻建模对自由几何模型非常适用,如软包的家具设计,带织物、皮饰、毛、柔性塑料的产品设计,还有各类特殊的产品包装设计等.想象一下,三维造型设计就像二维草图绘制一样自由,这完全解放了设计师的双手,可以在创新思维里自由翱翔.
（2）丰富而真实的材质模拟技术
在产品造型概念设计中,产品材质是非常微妙而充满魅力的,在整个产品设计中有着举足轻重的作用.但是一般的产品设计造型软件在材质模块方面功能却很薄弱,无法仿真出真实的材质质感与视觉效果.模型只是图像的一个骨架,即使图像再精致也不能反映所有的视觉效果.Maya拥有非常优秀的材质编辑结构和丰富的材质贴图资源,可以用更复杂的纹理来代替颜色属性和参数强度,创造出丰富的材质效果.
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更重要的是Maya拥有真实的毛发系统.用它可创建逼真的、有阴影的毛发和短发.并可设置毛发的属性,比如颜色、宽度、长度、光秃、透明度、起伏、卷曲和方向,或在局部上创建毛发,可以真实模拟产品中结合皮毛的部分.还有创建真实布料的布料模块（Cloth）,使用Cloth可以创建真实的衣服动画效果,还可以创建其它类型的布匹动画.这些功能在某些具有布料的产品上进行操作运动仿真上有不可替代的作用,比如布艺家具、布艺灯具、布艺玩具、箱包设计、产品包装等.相信只有Maya才能如此方便地表现这些产品真实使用中的各种形态.
大学产品设计本科毕业论文怎么写
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（3）特效模拟和运动仿真技术
为了检验产品造型概念设计,我们要进行产品运动仿真动画,Maya强大的Animation模块完全能够胜任这一任务.在Maya中利用变形器来做产品变形动画,可以模拟软性产品使用过程中的各种真实变形效果；利用约束工具制作机械约束动画,虚拟机械产品在真实的结构下、真实的力学关系中进行运动；利用骨骼系统可以做产品的正向运动或反向运动动画等复杂动画；也可以用驱动关键帧的方式从而制作出复杂的机械运动.
动力学动画使用物理原则模拟自然力,动力学动画可以创建真实的运动.利用Maya的动力学系统可以真实仿真自然界产品运动中的物理属性和真实效果.动力学系统可以制作出那些使用传统关键帧技术很难完成的真实效果,Maya拥有完美而全面的动力学系统,几乎所有产品的运动动画都能如实表现,让客户在产品方案时期就能感受和体会到产品生产装配后带来的具体功能、外部形态变化以及宜人化设计效果.
五、基于自由化技术的产品造型概念设计的发展
从产品造型概念设计的角度来看,随着计算机网络、虚拟现实等技术的进一步发展,通过设计软件呈现出来的设计作品对产品造型概念设计过程的认识会更深入、透彻,对概念设计思维的模拟必将达到更自由的境界.尤其是Maya在概念设计阶段就放宽了对产品尺寸的精确要求,使设计师可以放更多的精力着重表现产品效果,为设计师解放思维、放飞创意提供极大的方便.当然,如何充分、合理利用Maya的优势来进行产品造型概念设计,进一步推动产品设计的快速化、精品化,还需要我们的长期努力探索、研究.只有这样,才能让使用Maya进行产品造型概念设计更加系统化、流程化、规范化,让广大设计师在产品的虚拟仿真计算机辅助软件中有一个更多、更好的选择.
参考文献：
[1] G.Pahl,W.Beitz.Grote.Engineering Design.The Design Couneil,1984.
[2] 马欣凡：《对产品造型效果图设计软件的比较分析》,《教育与职业》,2004年第18期.
[3] Donald Hearn,M.Pauline Baker著,蔡士杰、宋继强、蔡敏译：《计算机图形学》,电子工业出版社,2005年版.
[4] 胡文杰：《工业产品设计》,广西美术出版社,2003年版.
[5] 简召全：《工业设计方法学》,北京理工大学出版社,1993年版.
作者简介：
全泉,男,1975―,重庆人,硕士,讲师,研究方向：数字艺术设计和影视动画、概念设计,工作单位：三峡大学艺术学院.
曾燕婷,女,1975―,四川隆昌人,硕士,讲师,研究方向：卡通动漫、原画概念设计,工作单位：三峡大学艺术学院.
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