模型渲染技术在雷达产品造型设计中的应用

摘要：伴随着科技社会的进步，工业设计发展也趋于更加广泛和深入。具有真实质感的产品外观效果图能直观体现产品的材质美感并准确反映材料与工艺信息，有利于展示产品的部件结构和整体形象。本文以雷达造型设计为例，通过分析雷达产品形态特点和材质工艺特点，对雷达的三维模型渲染以及材质编辑方法进行了分析，总结出合理利用软件快速制作雷达质感效果图的方法，说明了三维渲染技术在新产品设计开发中的应用。

关键词：雷达；材质；渲染

中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）028-0170-02

Model Rending Technology in The Design of Radar Products

CHEN You-li

（The 38th Research Institute of CETC， Hefei 230000， China ）

Abstract：Along with the progress of science and technology community， the development of industrial design also tends to be more extensive and in-depth. Appearance renderings with realistic texture of the material can directly reflect the beauty products and accurately reflect the materials and process information， there is conducive to product component structure and performance of the overall image. Taking the radar design as example， based on the morphological characteristics and material process characteristics of radar products， this paper analyzes three-dimensional model rendering and material editing method， summarizes the method of rational use of software to quickly create radar texture renderings， and illustrates the application of three-dimensional rendering technology in the design and development of new products.

Key words： radar； texture； rendering

针对我国目前所处的国际环境，大力发展我国的国防事业已是迫在眉睫。如何让军工产品的工业设计在时代巨变中蜕变、升华是摆在每个设计人员面前最大的难题。长期以来我国军工产品实行的是高度集中的经营管理体制，生产制造完全靠国家指令，任务、材料等也完全由国家控制。军工产品的特殊性导致其设计完全以功能性为首要考虑因素，缺乏对产品造型设计的关注。但随着人类物质、精神文明的进步和科学技术的不断发展，使用者对军工产品的要求已不仅仅停留在仅仅是实现功能，还对其造型、色彩和人机交互等方面提出了更高的要求。产品功能不变的情况下也不能以同样的款式永久地出现在市场上。为了满足使用者的需求，设计师必须不断地推陈出新，以更好的造型和更高的性能来满足使用者的需求。

下文以雷达为例，简单介绍三维模型渲染技术在雷达产品造型设计中的具体应用。

1 模型渲染软件的种类

目前，在雷达的造型设计中使用的三维设计软件种类繁多，例如Pro/Engineer、UG 、3dsMax、Rhino等。但任何一款软件很难在实现产品准确的三维建模的同时又能真实、快速地进行效果渲染， 渲染功能只是这些软件附带的一部分，无法达到令人满意的渲染效果，于是大量的第三方渲染软件应运而生。其中以Vray渲染器最为热门，Vray在室内效果渲染中，是速度最快、渲染效果极好的一款插件，被广泛地应用到工业设计、室内设计及动画设计等领域。但Vray在达到良好的渲染效果的同时，也存在操作繁琐、对机器配置要求过高、渲染时间过长等问题。

另一款渲染软件Keyshot由于操作简单易于上手，渲染效果靓丽逼真，同时还大大缩短了渲染时间而迅速占领模型渲染的市场成为很多企业的新宠。KeyShot意为“The Key to Amazing Shots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序。相对于Vray而言，Keyshot不需通过频繁切换和转换格式操作，同时又能达到较好渲染效果，操作复杂度和渲染效果较平衡。

2 雷达产品的结构特点及渲染流程

三维模型的渲染一般是指将已经建立好的三维模型设置合适的材质、灯光和背景等各种参数，生成具有逼真光影效果的图形文件。

与普通的消费产品相比较，雷达产品具有很多自身的特点：1）体积大，块面大，结构相对比较规整；2）由于小批量生产制造的因素，片面比较简单，无太多复杂曲面；3）材质种类相对单调，以金属为主；4）色彩比较单一，很少见到花哨亮丽的色彩；

基于以上特点，雷达产品的质感表现与普通消费产品的区别主要在于：1）光影效果要求简单直观，易于突出雷达的结构特点和细节特征；2）质感表现力求真实准确，不能一味追求艺术性夸张；3）产品背景多采用纯色为主，能够更好地突出产品自身结构特点，只有当需要表达产品具体使用环境时才会选用复杂的图片作为背景。

用Pro/E、Keyshot、Photoshop三种软件对雷达产品进行渲染及效果图的制作，具体的模型渲染流程如图1所示。

3 雷达产品材质表现

雷达产品大部分是在恶劣环境中使用的大型电子设备，材质选择首先要考虑产品的稳定性和耐久性。雷达机械机构中的材质和其他电子产品一样可分为金属材料和非金属材料。三维模型渲染技术需要根据雷达具体零部件的结构特点及表面处理工艺，采用适当的材质设置参数恰如其分地表现出这些材质的光泽、色彩。

3.1金属材质

雷达大部分的覆盖件约为金属材质，由于表面处理工艺的不同，表现出的质感效果也有很多种。

不锈钢是具有高光泽的金属材质。在渲染这种反射材质时，需要特别注意高光反射。有复杂表面处理工艺的不锈钢材质需要综合使用多种软件表现效果，在Keyshot中的设置如图2所示。

金属喷漆色彩以军绿或者迷彩为主，这是由雷达的使用环境决定，考虑到雷达装备的隐身需要，都是选用与地表环境接近的色彩进行喷涂。在Keyshot中的设置如图3所示。

3.2非金属材质

非金属材质以塑料材质最为常见，塑料材质在雷达中所占比例较少，多出现在控制舱内的控制面板上。针对不同的控制面板类型可以选择编辑材质渲染或贴图渲染两种方法。编辑材质渲染耗时较多，但效果真实，若需重点突出表现控制面板，可以采用该方法。图4为雷达舱内控制面板渲染效果图，可看到内部非金属材质的使用状况。

3.3后期处理

从Keyshot中直接渲染输出的效果图比较单调，不能完全满足工作要求，可以采用Photoshop 为最终的渲染图像进行后期处理。如图5所示为某产品的阵地布局及产品介绍最终效果图。

4 结论

随着计算机和软件技术的迅速腾飞，工业设计行业得到了飞跃的发展。传统的产品设计被不断的改变或是代替，工业产品的质量发生质的突变，研发的时间被缩短，在结合计算机软件上的不断革新，人的设计理念也日益突显出来。Rhino 3D、Pro/Engineer、3dsMax、UG、VRay众多优质软件的出现及应用改变了军工产品造型结构设计的技术手段，优化了军工产品造型设计的程序与方法，尤其是在最终的效果展示方面，渲染及处理后的效果图可以逼真地表达产品的质感和色彩等信息，以及各种光照条件下的真实明暗程度。这对于初期方案评选以及后期的营销传媒都起到了至关重要的作用。因此，研究一套快捷高效地完成军工产品电脑模型的质感渲染方法对具体的工作将起到十分积极的作用。

参考文献：

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