产品改良设计教学课件唐智12第五章1.ppt

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第五章寻线设计方法改良,5.1贝塞尔曲线的基本内容,贝塞尔曲线（Bziercurve），又称贝兹曲线或贝济埃曲线，是应用于二维图形应用程序的数学曲线。

目前，贝塞尔曲线已成为计算机图形学中相当重要的参数曲线。

除了常见的矢量绘图软件，如CorelDRAW和Illustrator等均具备了完善的贝塞尔曲线绘制功能，相当一部分位图软件，如Photoshop等也具备了该曲线绘制功能，Adobe公司开发的Flash软件，从CS5版本起，也引入了完善的贝塞尔曲线绘制功能，以便于设计用户对软件的独立使用。

贝塞尔曲线的主要参数及特征,任意一条贝塞尔曲线均由三部分构成，即曲线本身（图5-1中的黑色曲线）、两条控制线（图5-1中的蓝色直线AB及CD）以及四个CV点（图5-1中的黄点A、B、C、D）。

根据位置的不同，我们将位于曲线两端上的CV点称为起始点和终止点，而将另外两个CV点统为中间点。

在实际操作中，中间的CV点（图5-1中B点及C点）和控制线是虚拟的控制部分，其重要性在于对曲线曲率（移动中间点，如图5-1中B、C点）的调节，调节起始点和终止点（移动图5-1中的A、B点）则能够实现对曲线位置的改变。

图5-1贝塞尔曲线及其参数特征,5.2样条曲线的壳线与产品改良设计中的样条线,5.2.1样条曲线的特征及其壳线,图5-2样条曲线及其参数特征,样条曲线是指给定一组控制点而得到的曲线，曲线的大致形状由这些点予以控制。

一般而言，样条曲线可分为逼近样条和插值样条两种，逼近样条常用来构造物体的表面，而插值样条通常用于数字化绘图或动画的设计。

样条曲线是通过一组逼近“特征多边形”（也称“控制多边形”）的光滑参数曲线所构成的，我们将这些“特征多边形”称为样条曲线的壳线（hull，图5-2中的灰色直线）。

作为贝塞尔曲线的广泛性定义曲线类型，样条曲线可以看作是在“特征多边形”内，由多段贝塞尔曲线相互拟合所构成的曲线，这一特点类似于徒手在正方形内部绘制圆形的案例。

从这一层面上来说，除壳线之外，样条曲线也具备了贝塞尔曲线的两个基本要素，即曲线本身（图5-2中黑色曲线）、CV点（图5-2中红点）。

我们通过对CV点的调节来实现对样条曲线曲率、位置的改变。

与贝塞尔曲线不同的是，样条曲线还拥有另一个非常重要的特征参数：

曲线的“阶数”（Order），拥有越高阶数的曲线往往越复杂，CV点也越多（样条曲线的CV点数为曲线阶数+1）。

通常，我们通过壳线（hull）的数量对样条曲线的阶数进行定义，如图5-2中左侧的曲线具有两条壳线，因此定义为二阶样条曲线，同理右侧的曲线称三阶样条曲线，并以此类推。

高阶样条曲线往往通过多维度的构成，形成广泛化的样条曲面，并被应用于多种三维绘图软件中，如Rhion、3dsMax、Solidworks等。

壳线除了能够定义样条曲线的阶数，其长度和角度还描述了“静止”状态下样条曲线的数值与形态特征，我们将在本节的第三部分对其重要性进行讨论。

5.2.2产品改良设计中其表面样条线的性质和分类,任何形体均由线和面所构成，而线条则是具有形体意义的最基本单位。

一般意义的产品形体改良设计，从本质上说便是对产品各处线性进行比较和修改，以到达更为完美的统一、和谐关系。

这一过程在计算机虚拟改良设计中，则体现在我们往往会通过对产品实体进行分析后，在六视图中修改相关线形，并选择最具备产品特征的多个视图面（一般不少于3个）来重建产品的虚拟三维模型，如发现三维模型中的线条仍有破坏或不符合产品整体特征时，再回到平面视图中进行调整，这一方法可简述为“产品实体分析、平面视图修改三维模型重建平面视图调整三维模型修改”的设计过程，很多时候这一过程需要反复多次。

按照产品表面样条线的性质，我们将其分为以下四大个部分：

1.面交叉线,面交叉线主要是指产品上双面交叉而产生的线，这里所说的“面”可以是平面也可以是曲面。

如果双面之间采用圆角和倒角进行处理，则会产生两条平行的线，在实际的线形分析中，这些问题需要用线图的方式进行比较，并尽可能考虑到各种不同的情况。

这一类型的样条线往往是产品中数量最多，也是较为复杂和难以处理的线形，这主要取决于面交叉线并不独立存在，而是与构成它的两个面相互影响。

在处理多个面交叉线以达到较为和谐的关系时，这样的影响会更加凸显。

另一方面，面交叉线也是决定产品语义特征的重要线形，很多时候，它是甚至是产品的身份表征。

2.产品轮廓线,在三维形体的考量中，产品轮廓线是不存在的，它是产品静止于某一视图时所呈现的特殊线形。

以归属的角度来说，产品轮廓线又是上述所讨论的面交叉线的一种特殊存在，但产品轮廓线对产品形体特征的意义依然是所有线形中最大的，这表现在两个方面：

一是产品六视图是产品工程交流、数据表达的主要手段，而产品轮廓线往往能够直观界定产品整体尺寸规格和存在形态；二是产品轮廓线，尤其是标准视图下的轮廓线是作为产品改良的重要依据。

绝大多数产品的“形态改良”都是以维持产品现有形态为前提的，因此在形态改良设计中更多需要调整的往往是产品的内部线形，轮廓线便是其调整的参考依据。

3.连续空间塌陷边线,对于任何产品设计，其完整性都应该是被设计师所考量的重要因素，而因产品分型线、产品LOGO和空间塌陷产生的边线，往往是造成产品完整性缺失的罪魁祸首！

这一类线形一般分为可简化的空间塌陷边线和不可避免的空间塌陷边线两类。

可简化的空间塌陷边线的典型案例是个人笔记本侧面，多个USB接口以及SD插槽、散热口等功能接口连续排列所导致形体上连续的空间塌陷，造成视觉上的复杂度和不完整性。

简化方法一般为隐藏、减少部分功能接口和统一塌陷边线的线性特征。

不可避免的空间塌陷边线案例是电脑和手机键盘，因按键的空间抬起造成的周边连续空间塌陷边线破坏了产品的整体性。

在这一问题上，传统键盘按键自身的凹陷又进一步强化了视觉复杂性，要知道按键上所印制的数字和字母本身也是造成连续空间塌陷的重要因素！

这样就变成了键盘边线、字符线形、按键凹陷三者共同存在，进一步降低了视觉协调的可能性。

解决这一矛盾的成功案例当属巧克力键盘，在无法规避的空间塌陷问题上（按键必须抬起），巧克力键盘的设计通过统一的边线特征（平行、等距）和较低的空间抬起处理，形成了相对较好的视觉美感。

4.其他线条,产品本身是一种复杂性的存在，其表面的线条更是如此，上述所归纳的三种线条是从对产品构成的重要性、影响程度和在产品改良过程中最应被关注的程度出发所归纳的。

在实际的操作过程中，每一位设计人员都有自己的细分标准，但无论如何，最终的目的是在考虑成本、技术、人际交互等多个问题下，通过对产品表面线条的合理设计，实现产品的整体秩序和视觉美感。

5.2.3产品改良设计中其表面样条线间的关系及选择方法,线条间的关系不胜枚举，如平行、垂直、空间角度交叉等等，本节我们所要探讨的线条关系，是通过线条在产品的改良设计中，能够产生的作用来定义的。

在产品改良设计中，讨论单一的样条线是没有意义的，因为好的线条不仅要有自身的美感，更需要不漏痕迹的融合在产品的整体线条关系中。

是否能够“寻”出产品表面样条线间的关系，很大程度上决定了产品改良设计的成败。

从这个角度来说，产品表面样条线的关系可以被定义为“寻线”和“被寻线”的关系。

下面的案例通过一款散热器，对“寻线”和“被寻线”的概念做进一步说明与分析，如图5-3所示。

由散热孔构成的线A、B、C间呈寻线关系，同理线C、D、E也呈寻线关系,由散热器边缘构成的线A与小孔B的临近边缘呈寻线关系，A与C也呈寻线关系,散热器突出部分构成的线A与小孔临近A的边缘线B呈寻线关系，C与D呈寻线关系,凸起部分散热孔构成的轮廓线C与凸起结构线A及小孔临近线B呈寻线关系，DEF同理,图5-3散热器寻线线条分析,一般来说，在产品改良设计中，“寻线”是指在某一视图面内与该视图面内绝大多数样条线存在和谐关系的，或因产品形态、结构需要无法改动的主要线条，此时“被寻线”则是指在同一视图面内以上述“寻线”为参照，并需要与其存在线性关系的产品样条线。

确定产品中的“寻线”和“被寻线”需要视具体产品的设计方向、设计原因和设计师的经验而定，没有严格的标准。

但以下列出的四种情形却值得读者所关注:

1.因设计委托方要求不需要大范围改动产品整体形态，或从人机工程改良角度出发、或鉴于现有同类产品语义传达共识等要求，仅需对产品局部进行修改的产品改良设计。

在此种改良设计中，建议将主要标准视图内的产品轮廓线作为“寻线”进行处理，主要的标准视图指包括前视图、顶视图、侧视图等能够较好反应产品形体特征，或现有产品线条较多且关系较为紊乱的视图面。

2.以产品核心组件为设计基础并带有“包裹式”设计特征的全新改良设计，此类设计也可称之为由内而外的产品改良设计类型。

在表现形式上通常是由技术供应商提供产品核心组件，设计师进行核心组件“包裹式”外观的设计。

对于该类设计可选取因核心部件所产生的产品表面样条线或因无法更改的结构而形成的产品表面样条作为“寻线”，并以次为基准，采取自内而外统一或逐步过度的方法，形成视面内线条间的和谐关系。

3.系列化产品设计。

这一情况通常是针对某一产品系列下新产品开发设计而言的，顾名思义，“系列化产品”应该具备某种传承的连续性特征，而在开发新产品时，应该将这些“系列化特征”形成的产品表面样条线作为“寻线”，以此为基础配置具有相互关系的“被寻线”。

4.因产品中LOGO而引起的线条关系紊乱。

在这一情况发生情况下，对于具有广泛传播的品牌产品而言，选择LOGO作为“寻线”毋庸置疑。

但这里值得说明的是，LOGO本身多数由字符或是与产品线性无关的线条所组成，其本身与产品存在巨大的矛盾，但对于具备行业特征或广泛传播的品牌LOGO而言，其本身会透露出独特的线条“精神”，这一“精神”若不与产品整体线条“精神”冲突，且两者之间不存在过多线条矛盾，可予以接受。

当然，设计师在着手设计时，便应该将产品LOGO纳入产品线性设计的考虑范畴之内，这对产品系列化和品牌传播有重要意义。

另外，在产品中选择更加合适的位置放置LOGO，或适当缩小LOGO面积，或在接受范围内为LOGO增加与周围产品样条线协调的边框都有利于LOGO在产品中的放置。