摘要：在UG、CINEMA 4D渲染和运动仿真及动画模块基础上，制作车辆产品新车型方案设计效果图、运动仿真、演示动画等，配合Affect Effect制作成演示视频短片，为车辆设计人员，尤其是非专业车辆设计人员在渲染及运动仿真等方面提供一种实用可行的途径。
关键词：UG、CINEMA 4D渲染；运动仿真；演示动画；车辆设计
0 引言
在传统车辆设计行业，车体钢结构设计与力学有限元分析往往占据了车辆设计中的主要地位，随着制造业信息化技术的发展，二维和三维软件的应用和工业设计理念也逐步渗入。其中，在车辆产品的设计过程中，UG、CINEMA 4D三维模型设计已经得到广泛的应用。但是，如何更完美地向客户介绍该产品的外观特性及相关机构的操作和使用，其最终的手段莫过于车辆产品效果图渲染和动画宣传设计。一张优秀的车辆产品外观效果图和一个完美的车辆产品动画宣传介绍无疑能够为该项目的设计方案增色不少，在与产品客户交流时也比较具有说服力和感染力。本文就以实际车辆设计工作中三维渲染技术和运动仿真、动画宣传制作在车辆设计中的应用为例，介绍UG中设计的车辆三维模型并应用自带的渲染模块、运动仿真模块、动画模块功能，结合Cinema 4D等专业软件对大型的装配零部件进行渲染和动画应用，制作出产品效果图及产品动画宣传片。再结合Cinema 4D或者Affect Effect进行后期处理加工，制作出一个完整的宣传短片，以此介绍车辆产品三维模型的渲染和动画的基本应用、具体操作流程、实际使用效果及其在产品方案介绍、技术工艺装配、车间生产培训，以及在传统车辆设计行业中的应用和推广。
1 模型渲染
目前，在产品工业设计中，尤其是电子产品、消费品等设计中，专业的图形渲染和三维动画软件得到广泛应用。主流三维设计软件都带有渲染模块，当产品复杂程度不高时，在设计中，直接可以为产品模型中的零件赋予不同的材料外观，用以表达产品材料的颜色、材质、反射度、透明度及贴图等。在UG内部自带的渲染器，设置好产品的材质、背景、灯光，布置合适的场景，即可渲染出比较出色的整车产品三维模型外观，又不需要过多美术专业知识，非常适合车辆设计人员对产品三维模型外观进行后期加工。
当然，有条件或者要求较高的企业，尤其是需要渲染大型组件的时候，可以采用更加专业的三维渲染动画软件。比如，将三维模型通过UG软件转换成OBJ格式，再导入Cinema 4D软件，如图1所示，可以渲染出更加逼真的效果，速度相对较快。同时，该软件也能自由建模和进行专业的动画制作。当然，对于设计师的要求也相对较高。
图1 整车产品三维模型渲染效果图
2 运动仿真
在传统车辆设计行业，相对于图片渲染，动画和机构运动显得更为重要，一个优秀的动画效果不仅可以演示机构的运动形式，还可以向客户展示产品的功能和操作方法，也可以更直观地指导车间工艺生产中的关键工序等。UG自带的运动仿真模块可以分析模拟机构运动轨迹和动态干涉检查，还可以采用该软件的装配序列进行产品工艺装配、展示产品内部详细结构等；进入装配序列模块后，先自定义每个模型主体，根据光标来移动或者旋转模型主体生成系列并建立关键帧，利用关键帧插入模型主体的运动轨迹形式，最后生成产品模型的运动仿真动画。其中，该运动仿真模块还可以根据客户要求和使用技巧增加例如产品模型的透明显示、定时显示、视图角度，还可以增加长钢轨运输车组收、拨轨系统的具体操作演示和讲解。
3 动画编辑
当渲染后的产品模型图片、机构运动及操作演示动画等原始文件制作完成后，可以采用Cinema 4D或者Affect Effect进行后期的视频加工与编辑。Affect Effect是一款面向个人等非专业用户设计的视频编辑软件，可以制作视频演示、编辑等，简单易学，能更好的演示车辆设计中新产品的外观效果和特点。
4 企业应用
在UG软件应用的基础上，适当地增加渲染及机构运动、动画，最后将渲染和动画素材编辑成视频短片，使得车辆设计在研发、制造、推销等方面更加方便，节约成本，尤其是在企业应用中，有以下优点：1）多种方案设计外观时，渲染最终效果图，便于项目主管比较和决策，减少研制费用，缩短研发周期；2）视频动画演示在做产品设计方案介绍时可以实现很多文字和图片难以解释清楚的关键动作、结构、注意事项等；3）可以非常直观地展示产品设计的结构、功能，甚至可以直接指导车间工艺装配和生产等；4）当涉及到给不同语言的客户交流或者非专业人士介绍时，视频短片介绍更加直观；5）对于一线工人的操作和培训，尤其是在野外作业时，制作成视频演示说明，极大地减少了培训时间和费用，甚至可以存在手机中随时学习培训，非常方便。
5 结束语
在车辆设计的同时适当地掌握渲染技术、动画制作并应用在车辆设计中，在不增加成本的同时不仅可以提高车辆整体设计的美观，也对产品展示、结构功能介绍及后期工艺、车间现场培训等有很大的应用和推广价值。将为中车沈阳公司提供一个新的研发设计平台及更加科学的设计方法，提高公司研发设计、运动仿真分析的效率和水平，推进铁路货车技术装备的研制开发，进而提升以研发能力为核心的企业竞争力。
论文作者:齐晓艳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/27
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