从工业设计的角度谈CAD软件选择
时间:2009-04-18 11:57:10 来源:
关于计算机辅助设计（CAD）这个概念，我觉得是这样的。在设计过程中，用到计算机的就是计算机辅助设计。即使是上网查资料或用qq和别人交流，甚至用电脑显示屏展现效果图给别人看更甚至设计累了去游戏一下也是计算机辅助设计。当然说得有些夸张，其实我是在说大家不要把CAD就是只和三维有关。用coredraw、Illustrator和photoshop做设计也是CAD。更甚至是用windows附件里的画图程序（这个叫mspaint,有老外用它来画图，网上有视频，可以看看）。这是我的看法而已，可能和书本的定义有出入。
现在看看三维软件有哪些吧（当然不只这些）。分了两个类别的，视觉特效类和工业类。它们的区别很明显，一个是要求漂亮的，一个是要求精确严谨的。其中高中低级别划分是按照软件的规模和控制深度来划分的，但低级三维软件在某方面功能不输于高级的。如犀牛的nurbs建模比更为高级的maya的nurbs要强。同时留意蓝色部分，是我们认识的或者稍为认识或者稍为听过的，同时也是要认识的。
这家伙非常强大，特效方面比maya还厉害，控制比maya更深入，当然带来的后果就是更难学。打个比方说，它就好象编程里面的c语言一样，深入底层，所以功能更为强大，而且更难学。在电影方面，我发觉场面浩大，运动复杂的电影都有它的参与。如《魔界》、《超人归来》、《后天》等等（但要注意一部电影是有好几个软件来参与的）。
Maya
我想大家都知道它的名字，它是当今三维动画领域的王者（按使用人数来说）。无论是特效和角色（人物、动物之类的动画），都是最好的解决平台。
它就像一个浩瀚的大海，够宽、够深。宽是指模块很多，建模和渲染就不用说，还有动力学、粒子、布料、柔体等等。深度就是它还有很多隐藏的功能，而且这些功能非常强大。有些人认为只学会它界面上的东西，并且能熟练地运用它们就真正掌握了maya，那是大错特错的。界面上的东西涉及的还不到一半，而且另一半的功能又是多么的强大而且难学。那些功能可以通过语言来调用它，有C++和C基础的就最好了。
用Maya 参与制作的影片我就不说了，几乎都有。
能抗击它的软件只有Softimage/xsi,maya是98年出道的，在此之前Softimage/xsi一直是三维动画里的王者，它的影片有《侏罗纪公园》、《第五元素》、《闪电悍将》、《神隐少女》、《虫虫危机》、《红磨坊》、《少林足球》等等。maya出来后，它就渐渐萎了，不过它还有部分功能也是很强大的。
还有学过maya之后，你会发觉它的菜单、功能命名、排布非常清晰而且科学！它的命名很多都是计算机图形学方面的。大家注意啦！以上三个顶级巨型软件都是加拿大的公司，加拿大在这方面挺牛比的！
3DS MAX
这个可能是大家最熟悉的了。因为很早前Autodesk很看得起比尔盖次，大力在windows里发展。Windows用的人越多，就有更多人认识它，所以它成为最流行的三维软件，看看各个书店的书架上，什么书最多？其实3d的成功有助于其他厂商的插件（插件吗，打个比方是说，photoshop里的外挂滤镜，如kpt，就是个插件）。特别是在渲染方面的插件，像vray、finalrender、brizl（巴西）、mental ray、maxwell… 如果3d没有这些插件它就不会有今天。
有人说犀牛建模，3d渲染…3d 的渲染效果好… 其实这句话有问题，不是3d自带的scanline（扫描线渲染器）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，还有对大家很重要的一点是设置简单。看看设计比赛和室内效果图，很多是用vray渲染的。开始学习vray的时候可能给众多的参数吓跑，但是它的设置每次都差不多，而且材质设置也非常简单，用hdri照明可以在不打灯的情况下做到照片级的效果。
建模方面，3d的建模属于多边形建模，做工业设计不太适合，还是用nurbs建模，如犀牛、Alias等，maya也有nurbs，但它是用来做是视觉的，精度不够。虽然3d也有nurbs，但远不够maya强大，运行效率不高。而材质、灯光、渲染设置才是我们要学的，而且还要学vray的有关内容。还有个lightscap,这个是用光能传递的，对于灯光比较复杂的场景比较有用，产品渲染也不用这么多灯光，它一般用于建筑室内行业。
Cinima4D
我相信如果你使用这个三维软件，你会喜欢它的。如果maya是一个理性的科学家，那么4D就是充满个性的艺术家。如果不看教程就去玩它，你会发现很多有趣的东西。而且它的界面很友好，好的界面会让你工作更加舒适，有效率。4D的最大特点在于它的渲染速度，实在太快了！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经验，特别是注意灯光、场景和材质的配合，如果在这几个方面理解好了，就可以很快渲染成一流的图。渲染的最终目标不是真实，而是渲染出超乎自己感觉的带有艺术性的效果。就像普通人去拍照和专业摄影师拍照是完全两回事。当然产品渲染要求不是很高，只要让别人看清楚大概面貌结构就可以的。还有！vray将会有c4d的版本，到时大家可以抛弃3d了。当然4d在某些方面还不如3d的，如在游戏开发方面，这就不详细说。
Lightwave/Modo
这是两个软件，但却是“同根生”。先有lightwave，由于某些原因，lightwave的一些重要开发者跑出来，弄了个modo出来，他们都有个共同的优点就是多边形建模是所有三维软件中最强大的。在几年前，lightwave可是全球最多人用的三维软件，日本ps游戏很多都用它制作的，用它做过的电影最典型的就是《泰坦尼克号》，那只船就是用这个来建模的。而现在用的人很少很少了，所以不详细说了。
Zbrush
这个软件虽然没有上面的软件那么庞大，但是它做出来的东西可以让很多人惊叹！
它不是三维，而是2.5维，介于三维和二维之间。它是在一张二维的纸面上创作的，而我们一般的三维软件是提供一个无限的三维空间给你去创作。它记录的数据较少，所以可以做出很复杂的模型很复杂的场景，而且一点也不卡。
它的建模方式很特别！很有创意！它是Z球建模。看看下图就会有点明白了。
看左上角第一张，它的头部是个球，脚尖也是个球，球一半是灰一半是白。球一般是在关节部分，球与球之间有灰色条纹状来连接。可以看出，开始建模的时候是在一些转折的地方拉球出来，做一个大体的形状，然后转换一下就去到面片模型，就是右边第二张图显示的那样。往后就和多边形建模差不多。而到最后一步，看看身上的纹理，多么生动细腻，这就是Zbrush的厉害的地方了。看名字就知道，brush是其特别之处。它的brush叫雕刻画笔，它身上的纹理就是用雕刻画笔来画出来的。只要在模型上轻轻一扫，一条纹理就可以出来，很方便！、
Zbrush是属于操作简单而效果非凡的软件，我觉得这种性格的软件是很适合初学者的，类似这种性格有cinima4d、vray、photoshop、犀牛。
上面讲的是视觉特效类的，下面开始讲工业制造类的。
三大CAID
我觉得CAID软件是介于视觉特效类和工业类CAD之间，为什么呢。因为它是针对工业设计师用的，而工业设计师又是介于艺术和工业之间的，所以CAID软件有些艺术气质，自由直接，而没有CAD那种严谨精确。
CAID有Alias Studio Tools、Solidthinking、犀牛，都是同一个nurbs核心，好象是AGlib核心，由SGI开发。本来在Alias中运用，后来Alias中有些醒目的出来创业搞了犀牛出来，造福了我们广大群众啊。当然Alias还是非常的强大，连犀牛的老板说如果钱多的话还是用Alias吧。
Alias Studio Tools这个是当今世上最好的三维造型软件！注意是造型！结构还不包括（结构一般是用三大CAD的）。
之所以强大，就是因为它有强大的nurbs建模!什么是nurbs？它是用计算机描述图形的一种方法。计算机只知道数字，如何让计算机用数字去描述图形呢？主要靠数学家去思考了，nurbs是其中一个描述方式。Nurbs的特点就是用曲线来做面，这样可以获得较精确的曲面，很适合产品中的什么流线型。而多边形建模（大部分视觉特效类都有）侧重于生物这种不太规则的模型上，但不代表nurbs不能做生物，多边形不能做产品。Nurbs是先画线再建面，而多边形是用几何体拉出来的。可以这样理解，前者是先搭建框架后再搭墙，后者是在把橡皮泥挤出成型的。
世界上的三大nurbs建模软件就是Alias Studio Tools、Solidthinking、犀牛。其中Alias Studio Tools精度高，功能更为强大，而且可以用手写板画草图。现在一般用它来做飞机和汽车等曲面要求高的外形设计中，有很多车厂都要用到它。它使用起来比较麻烦，学好它也是不那么容易的事情。如果将来要设计飞机汽车外型的，建议先学好犀牛再学它，大家都是nurbs，都有共同之处的。注意Alias Studio Tools和maya都是Alias公司出的，可见Alias是那么的伟大！！！但现在被Autodesk收购了。
Solidthinking呢，很少人用。美国和加拿大用的比较多。它还有强大的多边形建模，而且渲染用到了renderman的技术，所以它的渲染有很好的光感和细腻的阴影。这里再说说renderman。这个家伙可以说是世界上最难学的一个软件了，别人说的。的确如此，上面的三为软件我都成功安装，就是这个装不成功。在它的教程里，界面上的东西只涉及到整个帮助文档的极其渺小的一部分，更多的是编程的内容。它是用语言来写“材质”，这样可以得到更为复杂的效果，这个特性是渲染电影的基础。看看《海底总动员》、《汽车总动员》等等是它渲出来的，能够和它抗行的就只有mental ray，mental ray也可以自己用语言来写”材质”，而且没有renderman那么复杂。《黑客帝国》就是用到mental ray的，很多软件都会自带mental ray这个渲染器，maya、3ds max、softimage，还有Alias Studio Tools独家配置的渲染器image studios 都用到mental ray。为什么不用vray、finalrender这些?因为它们的开放性不够好，不支持自写“材质”。当然Solidthinking只是利用renderman的技术，设置不会很难的。
到犀牛了，犀牛是个很强大的nurbs建模软件。它简单易用，快速直接，非常适合我们这些大学生使用。现在用3d建模的朋友们赶快转型，投入犀牛这个直观的世界中。现在犀牛出到4.0，功能又进一步增强，而且支持中文，强烈建议安装。犀牛也很好学的，可以按以下的方法来学，先了解界面和视图的基本操作，将左边工具拦一个一个按出来并分类排好，一般分为线的创建、线的修改、面的创建、面的修改、实体的创建、实体的修改，当然不只这些。通过分类可以让自己在总体上认识到犀牛。然后学习主要命令的用法。如线、线的修改、捕捉、拉伸、]旋转、Trim、镜像等等常用的命令，不用一个一个按顺序学习，一般找个实例做，有视频教程就最好。
三大CAD
CATIA、UG、ProE是当今三大CAD软件，它们很强大，相当的强大，连CAM/CAE都可以，所以有些网站书籍上都说它们是CAD/CAM/CAE软件。那么他们和CAID软件有什么不同呢？
CAD软件更为严谨更为精确，因为它的最终目的是要把产品生产出来，而CAID软件更为自由直观，它的最终目的是帮助设计师创造出理想的造型。在生产流程上是个先后关系，以车的生产为例，由于车的外壳曲面比较复杂，一般设计师会先在CAID软件里做好(一般是Alias)，然后把文件储存为Iges格式来传递给CAD软件（一般是CATIA、UG）。然后再由CAD完成结构等设计。再以数码产品为例，其外壳要求一般没有汽车的高，所以选择低成本的软件，如先用犀牛造型，再在proE做。
引用林清安教授在清华授课时回答同学问题的话：
“PROE和UG领域不同！PROE是电子业的老大，我们把工业分成几个领域：第一个航空航天，第二个汽车，第三个电子，第四个机械，第五个玩具（第五个就是一般的造形）。假如是航空航天，PROE沾不上边，完全没办到，这个领域用CATIA，如果是造一驾飞机，就是CATIA的世界，除了航空航天和汽车，所有其他的都是PROE的天下，你说谁好谁坏呢？很难讲！”
他们的功能差别：假如你要只想做出来，不管能不能搭配，只是用一个软件去做，CATIA和UG是很好的软件做，全世界三大软件就是CATIA、UG和PROE，这是三个高阶软件，三个之间到底有什么不同，很大的不同就在于PROE是参数设计，所以，PROE讲究的是设计变化。就比如说做一个鼠标，你用PROE做很好，他可以设计变化，鼠标在中国可能卖贵的也就80块，他要求的精密度不高！是吧！如果你用PROE做，软件的设计变化能力很高，一下就可以做出很多的造形。如果你是要用UG去做这个鼠标可能不是100块，可能是10000块，因为他的精密度很高，但是很复杂，要设计变化很困难，但是他精密度很好！反正，三个软件各有不同，主要是说你用在什么领域上。如果你用PROE做航空航天，那就不行了！
工业设计er怎样选择呢
我们搞工业设计用三维软件主要就两件事：建模和渲染。而建模是最重要的一环，它对效果表现和制造都有直接影响，而渲染只是对效果表现有影响。
下面就建模方面来谈谈。
首先要学会CAID的。而CAID三大软件中根据国内的情况，一般是用Alias和犀牛。
Alias可是工业设计软件的龙头老大！！！就可能因为它太强太专业，使得我们这些平民的耳边几乎没有听到它的名字（即使听过也可能忘记掉了，大二时卢安平老师的课上和那次研究生交流会就提到过的）。其强项在于nurbs（“nurbs”，工业设计史的杨老师经常说〈“勒脖死”建模〉），Alias的nurbs，是业界的标准，世上没有其它软件能强得过它，即使是我们广为人知的犀牛也不够Alias的牛！如在精度上和功能的全面性上都无法与之抗行！而且它还可以借助手写板使得你可以在电脑上画草图和效果图呢。可以看到Alias是针对设计的整个过程的，从草图到效果图，再到建模，再到渲染，这样有始有终的性格深得广大工业设计公司的认同，难怪浩汉的人说用Alias，才叫真正的“计算机辅助工业设计”（简CAID）。
可能你看了上面的叙述就已经有想学Alias的意思，但是...它不是我们现在这个时候最好的选择。
为什么？
Alias运行对机器的要求比较高，“不用怕，我的机子够强，而且日后机器的速度会越来越快。”可能你会这样说，那的确是，起码我是这样想的。如果模型不复杂，运行起来还是可以的。如果是复杂的就不能保证了。机子配置低的就不用说了。
其实制约我们选用Alias的最主要原因就是它很难学，主要体现在软件本身就难学，操作十分复杂，其次是教程相对比较少，培训机构也很少，在我们学校里没见得有这方面的人才，要学这个最好还是去大公司里实习。
可能你会说：“不用怕！我有恒心我有毅力，我一定能学好的！Alias再难学也不成问题！”，我也相信你也一定会学好！
不过那是时间上的问题，时间就是问题的关键。
工业设计要讲求效益，我们做人也一样。我们在大学短短几年里，不应该把时间都花在学一些难度很高的软件身上，而应该花在设计本身，集中精力去搞更多更好的创意出来，去换取更多的价值！什么价值？老师更高的打分，同学更多的赞同，求职申请书上更实在的内容，设计比赛上更多的奖金。最后一个最高最多最实在。
要实现这些，犀牛是最佳的选择！虽然不是最好，但可是最适合我们的。易学易用，快捷灵活！关键是可以节省时间去做别的事情，如魔兽、三国、极品、CS；逛街、吃饭、看电影；化妆、买衣服、美容等！
那我们怎样对待Alias呢，不想学的可以先把上面的有关叙述再看一遍，当以后有人问到有关Alias是什么的时候，可以糊弄一下。想学的话，还是先学好犀牛，主要是掌握nurbs建模的特点，然后再去研究Alias,最重要是去公司里实习，这样会快很多。
至于渲染呢，就用vray和c4d吧。工业设计效益很重要，所以渲染器的选择也要注重效益。现在的渲染器大多都可以做到很真实了，主要区别在于速度和设置上。vray和c4d的渲染速度可以说是好的了。
两个我都在用，如果懂打灯和在材质设置的话，那么4d渲染的速度会比vray快，如果不想打灯的话，可以用vray的图象照明，就是HDRI了。
