從工業(yè)設(shè)計(jì)的角度談CAD軟件選擇
時(shí)間:2009-04-18 11:57:10 來(lái)源:
關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）這個(gè)概念，我覺(jué)得是這樣的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，用到計(jì)算機(jī)的就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。即使是上網(wǎng)查資料或用qq和別人交流，甚至用電腦顯示屏展現(xiàn)效果圖給別人看更甚至設(shè)計(jì)累了去游戲一下也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。當(dāng)然說(shuō)得有些夸張，其實(shí)我是在說(shuō)大家不要把CAD就是只和三維有關(guān)。用coredraw、Illustrator和photoshop做設(shè)計(jì)也是CAD。更甚至是用windows附件里的畫(huà)圖程序（這個(gè)叫mspaint,有老外用它來(lái)畫(huà)圖，網(wǎng)上有視頻，可以看看）。這是我的看法而已，可能和書(shū)本的定義有出入。
現(xiàn)在看看三維軟件有哪些吧（當(dāng)然不只這些）。分了兩個(gè)類別的，視覺(jué)特效類和工業(yè)類。它們的區(qū)別很明顯，一個(gè)是要求漂亮的，一個(gè)是要求精確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｆ渲懈咧械图?jí)別劃分是按照軟件的規(guī)模和控制深度來(lái)劃分的，但低級(jí)三維軟件在某方面功能不輸于高級(jí)的。如犀牛的nurbs建模比更為高級(jí)的maya的nurbs要強(qiáng)。同時(shí)留意藍(lán)色部分，是我們認(rèn)識(shí)的或者稍為認(rèn)識(shí)或者稍為聽(tīng)過(guò)的，同時(shí)也是要認(rèn)識(shí)的。
這家伙非常強(qiáng)大，特效方面比maya還厲害，控制比maya更深入，當(dāng)然帶來(lái)的后果就是更難學(xué)。打個(gè)比方說(shuō)，它就好象編程里面的c語(yǔ)言一樣，深入底層，所以功能更為強(qiáng)大，而且更難學(xué)。在電影方面，我發(fā)覺(jué)場(chǎng)面浩大，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的電影都有它的參與。如《魔界》、《超人歸來(lái)》、《后天》等等（但要注意一部電影是有好幾個(gè)軟件來(lái)參與的）。
Maya
我想大家都知道它的名字，它是當(dāng)今三維動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域的王者（按使用人數(shù)來(lái)說(shuō)）。無(wú)論是特效和角色（人物、動(dòng)物之類的動(dòng)畫(huà)），都是最好的解決平臺(tái)。
它就像一個(gè)浩瀚的大海，夠?qū)挕蛏睢捠侵改K很多，建模和渲染就不用說(shuō)，還有動(dòng)力學(xué)、粒子、布料、柔體等等。深度就是它還有很多隱藏的功能，而且這些功能非常強(qiáng)大。有些人認(rèn)為只學(xué)會(huì)它界面上的東西，并且能熟練地運(yùn)用它們就真正掌握了maya，那是大錯(cuò)特錯(cuò)的。界面上的東西涉及的還不到一半，而且另一半的功能又是多么的強(qiáng)大而且難學(xué)。那些功能可以通過(guò)語(yǔ)言來(lái)調(diào)用它，有C++和C基礎(chǔ)的就最好了。
用Maya 參與制作的影片我就不說(shuō)了，幾乎都有。
能抗擊它的軟件只有Softimage/xsi,maya是98年出道的，在此之前Softimage/xsi一直是三維動(dòng)畫(huà)里的王者，它的影片有《侏羅紀(jì)公園》、《第五元素》、《閃電悍將》、《神隱少女》、《蟲(chóng)蟲(chóng)危機(jī)》、《紅磨坊》、《少林足球》等等。maya出來(lái)后，它就漸漸萎了，不過(guò)它還有部分功能也是很強(qiáng)大的。
還有學(xué)過(guò)maya之后，你會(huì)發(fā)覺(jué)它的菜單、功能命名、排布非常清晰而且科學(xué)！它的命名很多都是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的。大家注意啦！以上三個(gè)頂級(jí)巨型軟件都是加拿大的公司，加拿大在這方面挺牛比的！
3DS MAX
這個(gè)可能是大家最熟悉的了。因?yàn)楹茉缜癆utodesk很看得起比爾蓋次，大力在windows里發(fā)展。Windows用的人越多，就有更多人認(rèn)識(shí)它，所以它成為最流行的三維軟件，看看各個(gè)書(shū)店的書(shū)架上，什么書(shū)最多？其實(shí)3d的成功有助于其他廠商的插件（插件嗎，打個(gè)比方是說(shuō)，photoshop里的外掛濾鏡，如kpt，就是個(gè)插件）。特別是在渲染方面的插件，像vray、finalrender、brizl（巴西）、mental ray、maxwell… 如果3d沒(méi)有這些插件它就不會(huì)有今天。
有人說(shuō)犀牛建模，3d渲染…3d 的渲染效果好… 其實(shí)這句話有問(wèn)題，不是3d自帶的scanline（掃描線渲染器）效果好，而是渲染插件好。其中vray是最多人用，渲染速度快效果好，還有對(duì)大家很重要的一點(diǎn)是設(shè)置簡(jiǎn)單。看看設(shè)計(jì)比賽和室內(nèi)效果圖，很多是用vray渲染的。開(kāi)始學(xué)習(xí)vray的時(shí)候可能給眾多的參數(shù)嚇跑，但是它的設(shè)置每次都差不多，而且材質(zhì)設(shè)置也非常簡(jiǎn)單，用hdri照明可以在不打燈的情況下做到照片級(jí)的效果。
建模方面，3d的建模屬于多邊形建模，做工業(yè)設(shè)計(jì)不太適合，還是用nurbs建模，如犀牛、Alias等，maya也有nurbs，但它是用來(lái)做是視覺(jué)的，精度不夠。雖然3d也有nurbs，但遠(yuǎn)不夠maya強(qiáng)大，運(yùn)行效率不高。而材質(zhì)、燈光、渲染設(shè)置才是我們要學(xué)的，而且還要學(xué)vray的有關(guān)內(nèi)容。還有個(gè)lightscap,這個(gè)是用光能傳遞的，對(duì)于燈光比較復(fù)雜的場(chǎng)景比較有用，產(chǎn)品渲染也不用這么多燈光，它一般用于建筑室內(nèi)行業(yè)。
Cinima4D
我相信如果你使用這個(gè)三維軟件，你會(huì)喜歡它的。如果maya是一個(gè)理性的科學(xué)家，那么4D就是充滿個(gè)性的藝術(shù)家。如果不看教程就去玩它，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多有趣的東西。而且它的界面很友好，好的界面會(huì)讓你工作更加舒適，有效率。4D的最大特點(diǎn)在于它的渲染速度，實(shí)在太快了！而且效果很好，我的大部分渲染都用它。但要好效果而且有高速度需要一定經(jīng)驗(yàn)，特別是注意燈光、場(chǎng)景和材質(zhì)的配合，如果在這幾個(gè)方面理解好了，就可以很快渲染成一流的圖。渲染的最終目標(biāo)不是真實(shí)，而是渲染出超乎自己感覺(jué)的帶有藝術(shù)性的效果。就像普通人去拍照和專業(yè)攝影師拍照是完全兩回事。當(dāng)然產(chǎn)品渲染要求不是很高，只要讓別人看清楚大概面貌結(jié)構(gòu)就可以的。還有！vray將會(huì)有c4d的版本，到時(shí)大家可以拋棄3d了。當(dāng)然4d在某些方面還不如3d的，如在游戲開(kāi)發(fā)方面，這就不詳細(xì)說(shuō)。
Lightwave/Modo
這是兩個(gè)軟件，但卻是“同根生”。先有l(wèi)ightwave，由于某些原因，lightwave的一些重要開(kāi)發(fā)者跑出來(lái)，弄了個(gè)modo出來(lái)，他們都有個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn)就是多邊形建模是所有三維軟件中最強(qiáng)大的。在幾年前，lightwave可是全球最多人用的三維軟件，日本ps游戲很多都用它制作的，用它做過(guò)的電影最典型的就是《泰坦尼克號(hào)》，那只船就是用這個(gè)來(lái)建模的。而現(xiàn)在用的人很少很少了，所以不詳細(xì)說(shuō)了。
Zbrush
這個(gè)軟件雖然沒(méi)有上面的軟件那么龐大，但是它做出來(lái)的東西可以讓很多人驚嘆！
它不是三維，而是2.5維，介于三維和二維之間。它是在一張二維的紙面上創(chuàng)作的，而我們一般的三維軟件是提供一個(gè)無(wú)限的三維空間給你去創(chuàng)作。它記錄的數(shù)據(jù)較少，所以可以做出很復(fù)雜的模型很復(fù)雜的場(chǎng)景，而且一點(diǎn)也不卡。
它的建模方式很特別！很有創(chuàng)意！它是Z球建模。看看下圖就會(huì)有點(diǎn)明白了。
看左上角第一張，它的頭部是個(gè)球，腳尖也是個(gè)球，球一半是灰一半是白。球一般是在關(guān)節(jié)部分，球與球之間有灰色條紋狀來(lái)連接。可以看出，開(kāi)始建模的時(shí)候是在一些轉(zhuǎn)折的地方拉球出來(lái)，做一個(gè)大體的形狀，然后轉(zhuǎn)換一下就去到面片模型，就是右邊第二張圖顯示的那樣。往后就和多邊形建模差不多。而到最后一步，看看身上的紋理，多么生動(dòng)細(xì)膩，這就是Zbrush的厲害的地方了。看名字就知道，brush是其特別之處。它的brush叫雕刻畫(huà)筆，它身上的紋理就是用雕刻畫(huà)筆來(lái)畫(huà)出來(lái)的。只要在模型上輕輕一掃，一條紋理就可以出來(lái)，很方便！、
Zbrush是屬于操作簡(jiǎn)單而效果非凡的軟件，我覺(jué)得這種性格的軟件是很適合初學(xué)者的，類似這種性格有cinima4d、vray、photoshop、犀牛。
上面講的是視覺(jué)特效類的，下面開(kāi)始講工業(yè)制造類的。
三大CAID
我覺(jué)得CAID軟件是介于視覺(jué)特效類和工業(yè)類CAD之間，為什么呢。因?yàn)樗轻槍?duì)工業(yè)設(shè)計(jì)師用的，而工業(yè)設(shè)計(jì)師又是介于藝術(shù)和工業(yè)之間的，所以CAID軟件有些藝術(shù)氣質(zhì)，自由直接，而沒(méi)有CAD那種嚴(yán)謹(jǐn)精確。
CAID有Alias Studio Tools、Solidthinking、犀牛，都是同一個(gè)nurbs核心，好象是AGlib核心，由SGI開(kāi)發(fā)。本來(lái)在Alias中運(yùn)用，后來(lái)Alias中有些醒目的出來(lái)創(chuàng)業(yè)搞了犀牛出來(lái)，造福了我們廣大群眾啊。當(dāng)然Alias還是非常的強(qiáng)大，連犀牛的老板說(shuō)如果錢(qián)多的話還是用Alias吧。
Alias Studio Tools這個(gè)是當(dāng)今世上最好的三維造型軟件！注意是造型！結(jié)構(gòu)還不包括（結(jié)構(gòu)一般是用三大CAD的）。
之所以強(qiáng)大，就是因?yàn)樗袕?qiáng)大的nurbs建模!什么是nurbs？它是用計(jì)算機(jī)描述圖形的一種方法。計(jì)算機(jī)只知道數(shù)字，如何讓計(jì)算機(jī)用數(shù)字去描述圖形呢？主要靠數(shù)學(xué)家去思考了，nurbs是其中一個(gè)描述方式。Nurbs的特點(diǎn)就是用曲線來(lái)做面，這樣可以獲得較精確的曲面，很適合產(chǎn)品中的什么流線型。而多邊形建模（大部分視覺(jué)特效類都有）側(cè)重于生物這種不太規(guī)則的模型上，但不代表nurbs不能做生物，多邊形不能做產(chǎn)品。Nurbs是先畫(huà)線再建面，而多邊形是用幾何體拉出來(lái)的。可以這樣理解，前者是先搭建框架后再搭墻，后者是在把橡皮泥擠出成型的。
世界上的三大nurbs建模軟件就是Alias Studio Tools、Solidthinking、犀牛。其中Alias Studio Tools精度高，功能更為強(qiáng)大，而且可以用手寫(xiě)板畫(huà)草圖。現(xiàn)在一般用它來(lái)做飛機(jī)和汽車(chē)等曲面要求高的外形設(shè)計(jì)中，有很多車(chē)廠都要用到它。它使用起來(lái)比較麻煩，學(xué)好它也是不那么容易的事情。如果將來(lái)要設(shè)計(jì)飛機(jī)汽車(chē)外型的，建議先學(xué)好犀牛再學(xué)它，大家都是nurbs，都有共同之處的。注意Alias Studio Tools和maya都是Alias公司出的，可見(jiàn)Alias是那么的偉大！！！但現(xiàn)在被Autodesk收購(gòu)了。
Solidthinking呢，很少人用。美國(guó)和加拿大用的比較多。它還有強(qiáng)大的多邊形建模，而且渲染用到了renderman的技術(shù)，所以它的渲染有很好的光感和細(xì)膩的陰影。這里再說(shuō)說(shuō)renderman。這個(gè)家伙可以說(shuō)是世界上最難學(xué)的一個(gè)軟件了，別人說(shuō)的。的確如此，上面的三為軟件我都成功安裝，就是這個(gè)裝不成功。在它的教程里，界面上的東西只涉及到整個(gè)幫助文檔的極其渺小的一部分，更多的是編程的內(nèi)容。它是用語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)“材質(zhì)”，這樣可以得到更為復(fù)雜的效果，這個(gè)特性是渲染電影的基礎(chǔ)。看看《海底總動(dòng)員》、《汽車(chē)總動(dòng)員》等等是它渲出來(lái)的，能夠和它抗行的就只有mental ray，mental ray也可以自己用語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)”材質(zhì)”，而且沒(méi)有renderman那么復(fù)雜。《黑客帝國(guó)》就是用到mental ray的，很多軟件都會(huì)自帶mental ray這個(gè)渲染器，maya、3ds max、softimage，還有Alias Studio Tools獨(dú)家配置的渲染器image studios 都用到mental ray。為什么不用vray、finalrender這些?因?yàn)樗鼈兊拈_(kāi)放性不夠好，不支持自寫(xiě)“材質(zhì)”。當(dāng)然Solidthinking只是利用renderman的技術(shù)，設(shè)置不會(huì)很難的。
到犀牛了，犀牛是個(gè)很強(qiáng)大的nurbs建模軟件。它簡(jiǎn)單易用，快速直接，非常適合我們這些大學(xué)生使用。現(xiàn)在用3d建模的朋友們趕快轉(zhuǎn)型，投入犀牛這個(gè)直觀的世界中。現(xiàn)在犀牛出到4.0，功能又進(jìn)一步增強(qiáng)，而且支持中文，強(qiáng)烈建議安裝。犀牛也很好學(xué)的，可以按以下的方法來(lái)學(xué)，先了解界面和視圖的基本操作，將左邊工具攔一個(gè)一個(gè)按出來(lái)并分類排好，一般分為線的創(chuàng)建、線的修改、面的創(chuàng)建、面的修改、實(shí)體的創(chuàng)建、實(shí)體的修改，當(dāng)然不只這些。通過(guò)分類可以讓自己在總體上認(rèn)識(shí)到犀牛。然后學(xué)習(xí)主要命令的用法。如線、線的修改、捕捉、拉伸、]旋轉(zhuǎn)、Trim、鏡像等等常用的命令，不用一個(gè)一個(gè)按順序?qū)W習(xí)，一般找個(gè)實(shí)例做，有視頻教程就最好。
三大CAD
CATIA、UG、ProE是當(dāng)今三大CAD軟件，它們很強(qiáng)大，相當(dāng)?shù)膹?qiáng)大，連CAM/CAE都可以，所以有些網(wǎng)站書(shū)籍上都說(shuō)它們是CAD/CAM/CAE軟件。那么他們和CAID軟件有什么不同呢？
CAD軟件更為嚴(yán)謹(jǐn)更為精確，因?yàn)樗淖罱K目的是要把產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)，而CAID軟件更為自由直觀，它的最終目的是幫助設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出理想的造型。在生產(chǎn)流程上是個(gè)先后關(guān)系，以車(chē)的生產(chǎn)為例，由于車(chē)的外殼曲面比較復(fù)雜，一般設(shè)計(jì)師會(huì)先在CAID軟件里做好(一般是Alias)，然后把文件儲(chǔ)存為Iges格式來(lái)傳遞給CAD軟件（一般是CATIA、UG）。然后再由CAD完成結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)。再以數(shù)碼產(chǎn)品為例，其外殼要求一般沒(méi)有汽車(chē)的高，所以選擇低成本的軟件，如先用犀牛造型，再在proE做。
引用林清安教授在清華授課時(shí)回答同學(xué)問(wèn)題的話：
“PROE和UG領(lǐng)域不同！PROE是電子業(yè)的老大，我們把工業(yè)分成幾個(gè)領(lǐng)域：第一個(gè)航空航天，第二個(gè)汽車(chē)，第三個(gè)電子，第四個(gè)機(jī)械，第五個(gè)玩具（第五個(gè)就是一般的造形）。假如是航空航天，PROE沾不上邊，完全沒(méi)辦到，這個(gè)領(lǐng)域用CATIA，如果是造一駕飛機(jī)，就是CATIA的世界，除了航空航天和汽車(chē)，所有其他的都是PROE的天下，你說(shuō)誰(shuí)好誰(shuí)壞呢？很難講！”
他們的功能差別：假如你要只想做出來(lái)，不管能不能搭配，只是用一個(gè)軟件去做，CATIA和UG是很好的軟件做，全世界三大軟件就是CATIA、UG和PROE，這是三個(gè)高階軟件，三個(gè)之間到底有什么不同，很大的不同就在于PROE是參數(shù)設(shè)計(jì)，所以，PROE講究的是設(shè)計(jì)變化。就比如說(shuō)做一個(gè)鼠標(biāo)，你用PROE做很好，他可以設(shè)計(jì)變化，鼠標(biāo)在中國(guó)可能賣(mài)貴的也就80塊，他要求的精密度不高！是吧！如果你用PROE做，軟件的設(shè)計(jì)變化能力很高，一下就可以做出很多的造形。如果你是要用UG去做這個(gè)鼠標(biāo)可能不是100塊，可能是10000塊，因?yàn)樗木芏群芨撸呛軓?fù)雜，要設(shè)計(jì)變化很困難，但是他精密度很好！反正，三個(gè)軟件各有不同，主要是說(shuō)你用在什么領(lǐng)域上。如果你用PROE做航空航天，那就不行了！
工業(yè)設(shè)計(jì)er怎樣選擇呢
我們搞工業(yè)設(shè)計(jì)用三維軟件主要就兩件事：建模和渲染。而建模是最重要的一環(huán)，它對(duì)效果表現(xiàn)和制造都有直接影響，而渲染只是對(duì)效果表現(xiàn)有影響。
下面就建模方面來(lái)談?wù)劇?br /> 首先要學(xué)會(huì)CAID的。而CAID三大軟件中根據(jù)國(guó)內(nèi)的情況，一般是用Alias和犀牛。
Alias可是工業(yè)設(shè)計(jì)軟件的龍頭老大！！！就可能因?yàn)樗珡?qiáng)太專業(yè)，使得我們這些平民的耳邊幾乎沒(méi)有聽(tīng)到它的名字（即使聽(tīng)過(guò)也可能忘記掉了，大二時(shí)盧安平老師的課上和那次研究生交流會(huì)就提到過(guò)的）。其強(qiáng)項(xiàng)在于nurbs（“nurbs”，工業(yè)設(shè)計(jì)史的楊老師經(jīng)常說(shuō)〈“勒脖死”建模〉），Alias的nurbs，是業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，世上沒(méi)有其它軟件能強(qiáng)得過(guò)它，即使是我們廣為人知的犀牛也不夠Alias的牛！如在精度上和功能的全面性上都無(wú)法與之抗行！而且它還可以借助手寫(xiě)板使得你可以在電腦上畫(huà)草圖和效果圖呢。可以看到Alias是針對(duì)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程的，從草圖到效果圖，再到建模，再到渲染，這樣有始有終的性格深得廣大工業(yè)設(shè)計(jì)公司的認(rèn)同，難怪浩漢的人說(shuō)用Alias，才叫真正的“計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)”（簡(jiǎn)CAID）。
可能你看了上面的敘述就已經(jīng)有想學(xué)Alias的意思，但是...它不是我們現(xiàn)在這個(gè)時(shí)候最好的選擇。
為什么？
Alias運(yùn)行對(duì)機(jī)器的要求比較高，“不用怕，我的機(jī)子夠強(qiáng)，而且日后機(jī)器的速度會(huì)越來(lái)越快。”可能你會(huì)這樣說(shuō)，那的確是，起碼我是這樣想的。如果模型不復(fù)雜，運(yùn)行起來(lái)還是可以的。如果是復(fù)雜的就不能保證了。機(jī)子配置低的就不用說(shuō)了。
其實(shí)制約我們選用Alias的最主要原因就是它很難學(xué)，主要體現(xiàn)在軟件本身就難學(xué)，操作十分復(fù)雜，其次是教程相對(duì)比較少，培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也很少，在我們學(xué)校里沒(méi)見(jiàn)得有這方面的人才，要學(xué)這個(gè)最好還是去大公司里實(shí)習(xí)。
可能你會(huì)說(shuō)：“不用怕！我有恒心我有毅力，我一定能學(xué)好的！Alias再難學(xué)也不成問(wèn)題！”，我也相信你也一定會(huì)學(xué)好！
不過(guò)那是時(shí)間上的問(wèn)題，時(shí)間就是問(wèn)題的關(guān)鍵。
工業(yè)設(shè)計(jì)要講求效益，我們做人也一樣。我們?cè)诖髮W(xué)短短幾年里，不應(yīng)該把時(shí)間都花在學(xué)一些難度很高的軟件身上，而應(yīng)該花在設(shè)計(jì)本身，集中精力去搞更多更好的創(chuàng)意出來(lái)，去換取更多的價(jià)值！什么價(jià)值？老師更高的打分，同學(xué)更多的贊同，求職申請(qǐng)書(shū)上更實(shí)在的內(nèi)容，設(shè)計(jì)比賽上更多的獎(jiǎng)金。最后一個(gè)最高最多最實(shí)在。
要實(shí)現(xiàn)這些，犀牛是最佳的選擇！雖然不是最好，但可是最適合我們的。易學(xué)易用，快捷靈活！關(guān)鍵是可以節(jié)省時(shí)間去做別的事情，如魔獸、三國(guó)、極品、CS；逛街、吃飯、看電影；化妝、買(mǎi)衣服、美容等！
那我們?cè)鯓訉?duì)待Alias呢，不想學(xué)的可以先把上面的有關(guān)敘述再看一遍，當(dāng)以后有人問(wèn)到有關(guān)Alias是什么的時(shí)候，可以糊弄一下。想學(xué)的話，還是先學(xué)好犀牛，主要是掌握nurbs建模的特點(diǎn)，然后再去研究Alias,最重要是去公司里實(shí)習(xí)，這樣會(huì)快很多。
至于渲染呢，就用vray和c4d吧。工業(yè)設(shè)計(jì)效益很重要，所以渲染器的選擇也要注重效益。現(xiàn)在的渲染器大多都可以做到很真實(shí)了，主要區(qū)別在于速度和設(shè)置上。vray和c4d的渲染速度可以說(shuō)是好的了。
兩個(gè)我都在用，如果懂打燈和在材質(zhì)設(shè)置的話，那么4d渲染的速度會(huì)比vray快，如果不想打燈的話，可以用vray的圖象照明，就是HDRI了。
