工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)Keyshot渲染軟件課程的教學(xué)研究探討

1、    工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)keyshot渲染軟件課程的教學(xué)研究探討    王志愿摘 要：分析目前工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品效果圖的渲染軟件及存在的問(wèn)題，提出產(chǎn)品效果圖高級(jí)渲染需求的必要性，通過(guò)比較主流專(zhuān)業(yè)渲染軟件的特點(diǎn)，總結(jié)出渲染keyshot在產(chǎn)品效果圖渲染軟件中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐體會(huì)進(jìn)行探討keyshot軟件的使用方法。關(guān)鍵詞：渲染軟件；keyshot；產(chǎn)品效果圖0 引言隨著計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)廣泛的應(yīng)用，目前發(fā)展出很多工業(yè)設(shè)計(jì)三維建模軟件，例如rhino、solidworks、pro/e、ug 等。但在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)上，任何一款軟件往往只是在某一個(gè)方面做得

2、非常出色，很難同時(shí)滿(mǎn)足既能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品準(zhǔn)確的三維建模，又能真實(shí)、快速地進(jìn)行照片級(jí)的效果渲染兩方面的要求。1高效、快速、真實(shí)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果圖需要三維建模軟件和渲染軟件相結(jié)合使用。工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以選擇合適自己的三維軟件建模，而高質(zhì)量的效果圖往往取決于真實(shí)地渲染。目前市場(chǎng)上的渲染軟件有3dmas、vary、cinema4d、keyshot，它們都有各自適合對(duì)象和渲染優(yōu)勢(shì)。綜合比較下，keyshot是一款十分便捷的實(shí)時(shí)渲染軟件。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)踐體會(huì)探討和研究keyshot軟件的使用方法。1 教學(xué)現(xiàn)狀及問(wèn)題分析我國(guó)的工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)主要設(shè)于屬工科的機(jī)械學(xué)院和文科的藝術(shù)設(shè)計(jì)類(lèi)學(xué)院，無(wú)論隸屬哪種院校，產(chǎn)品設(shè)計(jì)

3、效果圖是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)想必不可少的部分。我校工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)三維建模軟件是rhino與solidworks兩者結(jié)合使用，學(xué)生可以根據(jù)自己實(shí)際軟件技巧能力選擇建模軟件。基于nurbs的rhino三維建模功能強(qiáng)大，界面簡(jiǎn)介，操作簡(jiǎn)便，曲面建模能力超群，對(duì)于準(zhǔn)確快速地表達(dá)設(shè)計(jì)創(chuàng)意有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。2solidworks是基于windows平臺(tái)的參數(shù)化特征造型系統(tǒng)，它是總結(jié)和繼承大型機(jī)械cad軟件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的軟件。它可以十分方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維零件造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。3三維模型的渲染軟件主要是vary。vray是一種結(jié)合了光線跟蹤和光能傳遞的渲染器，其真實(shí)的光線計(jì)算創(chuàng)建專(zhuān)業(yè)的照明效果。4 從參數(shù)可控

4、程度來(lái)說(shuō)，vray比keyshot要專(zhuān)業(yè)很多。vray包含物理相機(jī)、紋理貼圖的變化、陰影控制、燈光的種類(lèi)、渲染調(diào)整參數(shù)、輸出控制，幾乎每一個(gè)可以影響靜幀畫(huà)面的因素都是可控的，所以渲染起來(lái)相對(duì)復(fù)雜、繁瑣很多。而從最近幾年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，vary渲染出圖的效果并不理想，其原因主要是vray可控參數(shù)較多、渲染復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)相對(duì)很難掌握。2 教學(xué)改革的措施2.1 keyshot渲染軟件優(yōu)勢(shì)分析設(shè)計(jì)軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中是必不可少的部分，它能有效地輔助設(shè)計(jì)師完成造型方案設(shè)計(jì)任務(wù)，并使設(shè)計(jì)方案符合設(shè)計(jì)預(yù)期。5各大院校產(chǎn)品效果圖的三維建?？梢赃x擇不同軟件，但對(duì)于渲染軟件來(lái)說(shuō)，keyshot具有很大

5、優(yōu)勢(shì)。keyshot意為“the key to amazing shots”，是一個(gè)互動(dòng)性的光線追蹤與全域光渲染程序，無(wú)需復(fù)雜的設(shè)定即可產(chǎn)生相片般真實(shí)的3d渲染影像。6keyshot比vray相對(duì)更加實(shí)用，它渲染界面簡(jiǎn)單、渲染速度快、效果出色，而且支持多種三維模型格式。具體優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）keyshot界面簡(jiǎn)潔易學(xué)。目前keyshot軟件版本已更新到keyshot6。keyshot6用戶(hù)界面沿襲了keyshot之前版本界面簡(jiǎn)單、易操作的風(fēng)格。keyshot6界面由窗口菜單欄、庫(kù)面板、項(xiàng)目面板、顯示功能區(qū)、顯示工具欄組成，而界面中心位置則為渲染區(qū)域。如圖1所示。目前keyshot6

6、軟件已有漢化版本，用戶(hù)操作起來(lái)會(huì)更加便捷。（2）keyshot vr技術(shù)新穎。vr（virtual reality），即虛擬現(xiàn)實(shí)，簡(jiǎn)稱(chēng)vr。使用keyshotvr，可以創(chuàng)建高品質(zhì)、支持觸摸、3d渲染的內(nèi)容。用戶(hù)使用鼠標(biāo)或手指觸摸功能的設(shè)備就可以查看其內(nèi)容，也可以發(fā)布到網(wǎng)站，點(diǎn)擊后產(chǎn)品效果圖會(huì)進(jìn)行360度全方位的查看。如圖2所示。（3）keyshot 動(dòng)畫(huà)制作便捷。keyshot 軟件3.0以上的版本就可以制作簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)效果，而3dmas、maya、vary等比較大型的3d軟件，動(dòng)畫(huà)制作起來(lái)都非常復(fù)雜。keyshot通過(guò)移動(dòng)模型或者模型的部分來(lái)制作動(dòng)畫(huà)效果，而不是使用傳統(tǒng)的關(guān)鍵幀系統(tǒng)，模型或者模

7、型都能使用多種轉(zhuǎn)換，所有的轉(zhuǎn)換都將呈現(xiàn)在時(shí)間軸上。這些轉(zhuǎn)換都可以交互移動(dòng)，并在時(shí)間軸上縮放和調(diào)整動(dòng)畫(huà)時(shí)間。（4）keyshot hdr環(huán)境照明逼真。keyshot通過(guò)全局光照射方式來(lái)對(duì)模型進(jìn)行渲染，可以渲染出非常逼真的金屬效果和材質(zhì)的皮膚紋理，其主要是依靠hdr高動(dòng)態(tài)范圍貼圖來(lái)模擬環(huán)境光從而達(dá)到比較真實(shí)的畫(huà)面效果，并且它是實(shí)時(shí)演算效果，尤其是對(duì)金屬材質(zhì)的汽車(chē)表面和輪船模型。對(duì)于照片級(jí)別的高精度效果的呈現(xiàn)，并不需要詳細(xì)參數(shù)的調(diào)整和耗費(fèi)太長(zhǎng)的時(shí)間，只需要點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的某一個(gè)按鈕，就可以智能化的運(yùn)算出結(jié)果。keyshot自帶hdr編輯器，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式來(lái)調(diào)整照明環(huán)境。hdr light studio

8、 是keyshot的插件，是一款專(zhuān)業(yè)級(jí)高動(dòng)態(tài)范圍3d渲染軟件hdr制作軟件，能夠創(chuàng)建hdri高動(dòng)態(tài)范圍照明圖。hdr light studio比hdr環(huán)境照明渲染得更加專(zhuān)業(yè)，其缺點(diǎn)就是參數(shù)較多且是英文版本，需要多次使用才能體驗(yàn)hdr light studio的高質(zhì)量渲染效果。2.2 教學(xué)改革措施通過(guò)以上對(duì)keyshot渲染軟件的優(yōu)勢(shì)分析，現(xiàn)階段就工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，keyshot渲染軟件課程的開(kāi)設(shè)是十分必要的，而三維建模軟件與keyshot渲染軟件結(jié)合使用是渲染高質(zhì)量的效果圖極佳選擇。三維軟件里建好的模型，導(dǎo)入到keyshot中來(lái)，簡(jiǎn)單賦予三維模型材質(zhì)、顏色、環(huán)境光、背景就可以渲染出圖，從而可以

9、在整體上看出模型的效果；如果模型有問(wèn)題，再次回到三維軟件修正即可。而相對(duì)vary來(lái)說(shuō)，一旦渲染出圖，效果不佳，再次返回三維建模就會(huì)復(fù)雜很多，許多可控參數(shù)要重新設(shè)置。 3 keyshot渲染使用方法3.1 導(dǎo)入3d模型首先導(dǎo)入需渲染的3d模型，設(shè)置方向，是否貼合地面等。導(dǎo)入時(shí)需要注意不能有中文路徑，否則無(wú)法導(dǎo)入。3.2 賦予材質(zhì)導(dǎo)入之后，為模型的每個(gè)部位附著相應(yīng)的材質(zhì)。點(diǎn)擊庫(kù)，然后選擇一個(gè)材質(zhì)拖入到模型相應(yīng)位置。如果賦予模型其中一個(gè)部位材質(zhì)，其他部位也相應(yīng)變化，則需右鍵點(diǎn)擊，取消鏈接材質(zhì)。對(duì)庫(kù)面板材質(zhì)不滿(mǎn)意，可以在項(xiàng)目面板進(jìn)行相應(yīng)材質(zhì)的參數(shù)調(diào)節(jié)。模型的顏色也可通過(guò)項(xiàng)目面板調(diào)節(jié)，具體要看所需材質(zhì)的

10、屬性特征。3.3 調(diào)節(jié)燈光keyshot自帶hdr環(huán)境光，在庫(kù)面板環(huán)境控制按鈕下。環(huán)境光分室內(nèi)、室外、工作室三種。用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的環(huán)境拖至右邊渲染頁(yè)面窗口即可。也可對(duì)已選擇的環(huán)境光進(jìn)行編輯，具體操作在項(xiàng)目面板環(huán)境控制按鈕里執(zhí)行。此外，也可安裝hdr light studio 插件，自主定義燈光參數(shù)。hdr light studio 插件制作好的高動(dòng)態(tài)范圍照明光也可以保存到庫(kù)面板的環(huán)境光下，以便下次使用。3.4 選擇背景產(chǎn)品渲染后選擇合適的背景襯托，更多的背景可以從網(wǎng)上搜索下載。背景的選擇可以在庫(kù)面板或者項(xiàng)目面板環(huán)境控制按鈕下的背景屬性里選擇。3.5 選擇紋理紋理關(guān)系到產(chǎn)品的外觀與

11、手感，按需選擇。庫(kù)面板中包含各種紋理，將所選紋理拖至右邊零件上，會(huì)彈出窗口讓我們選擇，色彩、凹凸、透明度等。每種選擇表示不同的效果。3.6 進(jìn)行渲染以上步驟準(zhǔn)備就緒，可以開(kāi)始渲染。渲染的圖片將自動(dòng)保存在keyshot 6 resources里。如果沒(méi)有渲染完成，也可先將文件保存成可再次編輯的bip格式。4 結(jié)語(yǔ)產(chǎn)品渲染是虛擬現(xiàn)實(shí)中展示產(chǎn)品外觀特點(diǎn)的有效方法。7三維建模軟件自帶渲染器雖然操作方便但渲染效果質(zhì)量低 ，3dmas、vary、cinema4d專(zhuān)業(yè)渲染器效果逼真但操作復(fù)雜，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)掌握。keyshot渲染軟件實(shí)時(shí)、簡(jiǎn)單、效果佳，滿(mǎn)足了工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品渲染效果圖的要求。采用三維建模軟

12、件與keyshot渲染軟件結(jié)合使用，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)想的極佳選擇。目前keyshot6版本可以更好、更快的渲染室內(nèi)光照，新的材質(zhì)節(jié)點(diǎn)連接也將材質(zhì)調(diào)整提升到新的高度，已經(jīng)可以支持簡(jiǎn)單材質(zhì)動(dòng)畫(huà)功能，還支持面級(jí)別的材質(zhì)賦予，這將大大提高keyshot渲染效果圖的質(zhì)量。工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)keyshot渲染軟件課程，旨在學(xué)生進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)更真實(shí)地表達(dá)設(shè)計(jì)創(chuàng)意。從目前的教學(xué)實(shí)踐結(jié)果來(lái)看，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程后，工業(yè)產(chǎn)品效果圖渲染質(zhì)量有明顯提升。設(shè)計(jì)構(gòu)想優(yōu)良表現(xiàn)極大的提高學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)課程的興趣，因此現(xiàn)階段開(kāi)設(shè)keyshot渲染軟件課程是非常必要和有效的。參考文獻(xiàn)：1 詹迪維. solidworks機(jī)械設(shè)計(jì)教程2012m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.2 尹勤，魏群. rhino中nurbs曲線質(zhì)量控制技術(shù)的研究j.電腦知識(shí)與技術(shù)，2012（23）：23-29.3 朱丹，郁舒蘭，黃瓊濤. solidworks在家具參數(shù)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用j.設(shè)計(jì)研究，2014（35）：33-38.4 倪勇. vray渲染器在產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)中的應(yīng)用j.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（09）：53-54.5 王貞，趙江洪.基于可信性的汽車(chē)造型設(shè)計(jì)方法研究j.包裝工程，2014，35（8）：30-34.6 段偉. rhino結(jié)合keyshot在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用j.數(shù)字技術(shù)與運(yùn)用，20