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HMI数字座舱 - 汽车可视化建模


随着HMI数字座舱硬件性能的不断提升;功能上在不断完善,设计上也在不断创新,3D汽车可视化在其中已应用得越来越广泛,下面给大家介绍一下汽车可视化建模的大致流程。

首先,我们需要从主机厂获取车模的原始电子数据,需要转成可编辑多边形并进行优化后才能高精度渲染或者放入HMI系统。

1、检查模型数据

检查模型数据的完成性

从主机厂获取模型数据后,检查模型数据是否完整,例如:车身外观、内饰、车身外观与内饰衔接处的结构等部件是否都提供到位,如果缺少部件应及时沟通反馈。(模型数据打不开的原因:主机厂输出的模型数据没有解密、导出时出现错误或者软件版本问题。)

 

 (模型来源于网络)

 

检查模型数据的规范性

除了检查模型数据是否完整,还需要检查模型数据是否规范(模型数据是否按零部件打组命名)。模型数据是否规范对前期的工作效率起决定性作用,主机厂提供给我们的模型数据有些是用不上的,要是按零部件打组命名的话比较容易筛选出需要和不需要的部件;如果没有按零部件打组命名的话,需要手动去删减不需要的部件,这会增加工作量,降低工作效率。 

2、转换可编辑多边形

模型数据(NURBS模型)转换成可编辑多边形,方便于参考、重建。

 

可以把模型数据直接导入3D软件进行转换;

 

缺点:文件大、布线不规整、破面多、法线不统一等问题(此方法转换的模型只能用于参考和拓扑重建),调整优化后仅可用于渲染。

 

(模型来源于网络)

3、模型制作

1、模型精度

在制作模型的时候,通常用较为精简的布线把大体轮廓特征先确定,然后逐渐细化模型增加细节,期间把布线合理化,最终成形。

 

我们制作的车模通常有三种精度,分别为低精度模型、中精度模型、高精度模型,简称为低模、中模、高模;通常情况下,高模面数200万四边面以上;中模面数50万-100万四边面左右;低模面数10万三角面以内。

 

我们一般首先制作中模,目的是中模可优化成低模,也可细化成高模。中模细化成高模可用于渲染;低模可用于车机里的各个3D场景,比如ADAS等。

 

(模型来源于网络)

 

2、合理布线

每个多边形模型都是由点、边和面构成的。当模型上边的走向和模型的形体走向相一致的时候,模型就会非常的平滑、整洁。反之,则会不平整,后续会直接影响渲染质量。所以,当我们面对一个复杂的模型的时候,如何让模型的布线合理、更好的表现造型,也是一个难点。在制作中,既要制作造型,又要兼顾着布线。尽量以四边面为主,不可避免会出现三角面的情况,但不要出现四边面以上的面(例如:五边面);按物体结构走线布线,均匀布线。

 

合理布线的优点:

a、 有效减少面数,提高性能;

b、 减少面数的同时不损失细节;

c、 为后续的工作做铺垫(渲染、动画)。

 

(模型来源于网络)

 

3、模型检查

模型制作完成后需要对模型进行检查,比如:模型是否平整;是否有多余的点线面;是否有破面;法线是否统一等。

 

(模型的平整度)

 

(出现多余的点线面及破面)

 

(法线的统一性)

 

4、反射检查

当使用高模进行渲染时,需检查高模的面是否平滑、连贯(车漆、玻璃等具有高反射性的部件)。当高模的面不够平滑、连贯时,容易出现高光不连续等问题。

 

(图片素材来自于网络:高模的面不够平滑、连贯产生的高光不连续)

 

我们通常使用斑马纹贴图作为环境贴图来检查高模的面是否平滑、连贯,该方法叫做反射检查。 

 

(图片素材来自于网络:反射检查贴图)

 

(图片素材来自于网络)

 

5、拆件

有动画需求的部件需要独立出来(例如:后视镜、前后车门、尾门、引擎盖等)。 

 

 

6、节点坐标

汽车模型的静态节点坐标需在世界中心。

 

(静态节点坐标位于世界中心:当使用3ds MAX时,车头要朝向Y轴正方向)

 

汽车模型的动态节点是否在运动轴心点上。

 

(动态节点坐标位于运动轴心点)

 

7、低模面数的控制

低模主要用在车机里,整车模型(内外饰)通常控制在4至5万三角面左右,面数过高可能会影响车机性能。将大部分的面数放到车身外观及特征性的细节(例如:前脸、引擎盖的凹凸结构、腰线等),确保造型精准。

 

4、UV

 

简单来说就是图像/纹理等二维素材映射到三维物体上(UV展开后的2D纹理坐标和3D模型表面坐标是相对应的);UV展开尽可能的充分利用UV空间,在不影响效果的情况下,尽量减小UV贴图的大小。

 

(礼盒展开示意图)

 

(汽车UV展开示意图)

 

 5、烘焙贴图

 

烘焙贴图的主要目的是将高精度模型上的细节信息记录下来,以贴图的方式赋予低模,让低模在有限面数的情况下呈现出高模80%-90%的效果。

 

贴图类型:漫反射贴图、环境光遮蔽贴图(AO贴图)、法线贴图、置换贴图、高光贴图等。(烘焙贴图需要使用渲染器,此方法游戏行业应用广泛)

 

烘焙贴图之前需要把UV展开并摆放好,UV不能出现重叠的情况,否则会影响贴图的效果,UV尽量不要出现挤压或拉伸的情况,这也会影响贴图的效果。

 

这里我们介绍一下漫反射贴图、环境光遮蔽贴图(AO贴图)和法线贴图:

1、漫反射贴图(Diffuse map):固有色贴图或者颜色贴图,指物体固有的属性在常态光源下呈现出来的色彩。

 

2、环境光遮蔽贴图(Ambient occlusion map):简称AO贴图,加强和改善画面明暗对比,增强空间的层次感、真实感。

 

一般情况下会把烘焙出来的漫反射贴图和AO贴图用PS处理成一张贴图,可以节省贴图数量,降低性能消耗。

 

(漫反射贴图与A0贴图用PS处理后的效果)

 

3、法线贴图(Normal map):把高模的细节以贴图的形式记录下来,在低模上呈现出来。

 

(法线贴图)

 

(模型来源于网络)

 

(漫反射贴图+法线贴图+高光贴图在Kanzi的最终效果)

 

6、导出

 

一般导出的格式为FBX或OBJ格式,均为通用3D文件格式。 

 

虽然FBX和OBJ格式都是通用3D文件格式,但两者还是有一定的区别的,FBX格式包含动画、材质特性、贴图、骨骼动画、灯光、摄像机等信息;OBJ格式不包含动画、贴图路径信息。