從工業設計的角度談CAD軟件選擇
時間:2009-04-18 11:57:10 來源:
關于計算機輔助設計（CAD）這個概念，我覺得是這樣的。在設計過程中，用到計算機的就是計算機輔助設計。即使是上網查資料或用qq和別人交流，甚至用電腦顯示屏展現效果圖給別人看更甚至設計累了去游戲一下也是計算機輔助設計。當然說得有些夸張，其實我是在說大家不要把CAD就是只和三維有關。用coredraw、Illustrator和photoshop做設計也是CAD。更甚至是用windows附件里的畫圖程序（這個叫mspaint,有老外用它來畫圖，網上有視頻，可以看看）。這是我的看法而已，可能和書本的定義有出入。
現在看看三維軟件有哪些吧（當然不只這些）。分了兩個類別的，視覺特效類和工業類。它們的區別很明顯，一個是要求漂亮的，一個是要求精確嚴謹的。其中高中低級別劃分是按照軟件的規模和控制深度來劃分的，但低級三維軟件在某方面功能不輸于高級的。如犀牛的nurbs建模比更為高級的maya的nurbs要強。同時留意藍色部分，是我們認識的或者稍為認識或者稍為聽過的，同時也是要認識的。
這家伙非常強大，特效方面比maya還厲害，控制比maya更深入，當然帶來的后果就是更難學。打個比方說，它就好象編程里面的c語言一樣，深入底層，所以功能更為強大，而且更難學。在電影方面，我發覺場面浩大，運動復雜的電影都有它的參與。如《魔界》、《超人歸來》、《后天》等等（但要注意一部電影是有好幾個軟件來參與的）。
Maya
我想大家都知道它的名字，它是當今三維動畫領域的王者（按使用人數來說）。無論是特效和角色（人物、動物之類的動畫），都是最好的解決平臺。
它就像一個浩瀚的大海，夠寬、夠深。寬是指模塊很多，建模和渲染就不用說，還有動力學、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大。有些人認為只學會它界面上的東西，并且能熟練地運用它們就真正掌握了maya，那是大錯特錯的。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大而且難學。那些功能可以通過語言來調用它，有C++和C基礎的就最好了。
用Maya 參與制作的影片我就不說了，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一直是三維動畫里的王者，它的影片有《侏羅紀公園》、《第五元素》、《閃電悍將》、《神隱少女》、《蟲蟲危機》、《紅磨坊》、《少林足球》等等。maya出來后，它就漸漸萎了，不過它還有部分功能也是很強大的。
還有學過maya之后，你會發覺它的菜單、功能命名、排布非常清晰而且科學！它的命名很多都是計算機圖形學方面的。大家注意啦！以上三個頂級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
這個可能是大家最熟悉的了。因為很早前Autodesk很看得起比爾蓋次，大力在windows里發展。Windows用的人越多，就有更多人認識它，所以它成為最流行的三維軟件，看看各個書店的書架上，什么書最多？其實3d的成功有助于其他廠商的插件（插件嗎，打個比方是說，photoshop里的外掛濾鏡，如kpt，就是個插件）。特別是在渲染方面的插件，像vray、finalrender、brizl（巴西）、mental ray、maxwell… 如果3d沒有這些插件它就不會有今天。
有人說犀牛建模，3d渲染…3d 的渲染效果好… 其實這句話有問題，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，還有對大家很重要的一點是設置簡單。看看設計比賽和室內效果圖，很多是用vray渲染的。開始學習vray的時候可能給眾多的參數嚇跑，但是它的設置每次都差不多，而且材質設置也非常簡單，用hdri照明可以在不打燈的情況下做到照片級的效果。
建模方面，3d的建模屬于多邊形建模，做工業設計不太適合，還是用nurbs建模，如犀牛、Alias等，maya也有nurbs，但它是用來做是視覺的，精度不夠。雖然3d也有nurbs，但遠不夠maya強大，運行效率不高。而材質、燈光、渲染設置才是我們要學的，而且還要學vray的有關內容。還有個lightscap,這個是用光能傳遞的，對于燈光比較復雜的場景比較有用，產品渲染也不用這么多燈光，它一般用于建筑室內行業。
Cinima4D
我相信如果你使用這個三維軟件，你會喜歡它的。如果maya是一個理性的科學家，那么4D就是充滿個性的藝術家。如果不看教程就去玩它，你會發現很多有趣的東西。而且它的界面很友好，好的界面會讓你工作更加舒適，有效率。4D的最大特點在于它的渲染速度，實在太快了！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驗，特別是注意燈光、場景和材質的配合，如果在這幾個方面理解好了，就可以很快渲染成一流的圖。渲染的最終目標不是真實，而是渲染出超乎自己感覺的帶有藝術性的效果。就像普通人去拍照和專業攝影師拍照是完全兩回事。當然產品渲染要求不是很高，只要讓別人看清楚大概面貌結構就可以的。還有！vray將會有c4d的版本，到時大家可以拋棄3d了。當然4d在某些方面還不如3d的，如在游戲開發方面，這就不詳細說。
Lightwave/Modo
這是兩個軟件，但卻是“同根生”。先有lightwave，由于某些原因，lightwave的一些重要開發者跑出來，弄了個modo出來，他們都有個共同的優點就是多邊形建模是所有三維軟件中最強大的。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，用它做過的電影最典型的就是《泰坦尼克號》，那只船就是用這個來建模的。而現在用的人很少很少了，所以不詳細說了。
Zbrush
這個軟件雖然沒有上面的軟件那么龐大，但是它做出來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作的，而我們一般的三維軟件是提供一個無限的三維空間給你去創作。它記錄的數據較少，所以可以做出很復雜的模型很復雜的場景，而且一點也不卡。
它的建模方式很特別！很有創意！它是Z球建模。看看下圖就會有點明白了。
看左上角第一張，它的頭部是個球，腳尖也是個球，球一半是灰一半是白。球一般是在關節部分，球與球之間有灰色條紋狀來連接。可以看出，開始建模的時候是在一些轉折的地方拉球出來，做一個大體的形狀，然后轉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，多么生動細膩，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叫雕刻畫筆，它身上的紋理就是用雕刻畫筆來畫出來的。只要在模型上輕輕一掃，一條紋理就可以出來，很方便！、
Zbrush是屬于操作簡單而效果非凡的軟件，我覺得這種性格的軟件是很適合初學者的，類似這種性格有cinima4d、vray、photoshop、犀牛。
上面講的是視覺特效類的，下面開始講工業制造類的。
三大CAID
我覺得CAID軟件是介于視覺特效類和工業類CAD之間，為什么呢。因為它是針對工業設計師用的，而工業設計師又是介于藝術和工業之間的，所以CAID軟件有些藝術氣質，自由直接，而沒有CAD那種嚴謹精確。
CAID有Alias Studio Tools、Solidthinking、犀牛，都是同一個nurbs核心，好象是AGlib核心，由SGI開發。本來在Alias中運用，后來Alias中有些醒目的出來創業搞了犀牛出來，造福了我們廣大群眾啊。當然Alias還是非常的強大，連犀牛的老板說如果錢多的話還是用Alias吧。
Alias Studio Tools這個是當今世上最好的三維造型軟件！注意是造型！結構還不包括（結構一般是用三大CAD的）。
之所以強大，就是因為它有強大的nurbs建模!什么是nurbs？它是用計算機描述圖形的一種方法。計算機只知道數字，如何讓計算機用數字去描述圖形呢？主要靠數學家去思考了，nurbs是其中一個描述方式。Nurbs的特點就是用曲線來做面，這樣可以獲得較精確的曲面，很適合產品中的什么流線型。而多邊形建模（大部分視覺特效類都有）側重于生物這種不太規則的模型上，但不代表nurbs不能做生物，多邊形不能做產品。Nurbs是先畫線再建面，而多邊形是用幾何體拉出來的。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，功能更為強大，而且可以用手寫板畫草圖。現在一般用它來做飛機和汽車等曲面要求高的外形設計中，有很多車廠都要用到它。它使用起來比較麻煩，學好它也是不那么容易的事情。如果將來要設計飛機汽車外型的，建議先學好犀牛再學它，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Alias是那么的偉大！！！但現在被Autodesk收購了。
Solidthinking呢，很少人用。美國和加拿大用的比較多。它還有強大的多邊形建模，而且渲染用到了renderman的技術，所以它的渲染有很好的光感和細膩的陰影。這里再說說renderman。這個家伙可以說是世界上最難學的一個軟件了，別人說的。的確如此，上面的三為軟件我都成功安裝，就是這個裝不成功。在它的教程里，界面上的東西只涉及到整個幫助文檔的極其渺小的一部分，更多的是編程的內容。它是用語言來寫“材質”，這樣可以得到更為復雜的效果，這個特性是渲染電影的基礎。看看《海底總動員》、《汽車總動員》等等是它渲出來的，能夠和它抗行的就只有mental ray，mental ray也可以自己用語言來寫”材質”，而且沒有renderman那么復雜。《黑客帝國》就是用到mental ray的，很多軟件都會自帶mental ray這個渲染器，maya、3ds max、softimage，還有Alias Studio Tools獨家配置的渲染器image studios 都用到mental ray。為什么不用vray、finalrender這些?因為它們的開放性不夠好，不支持自寫“材質”。當然Solidthinking只是利用renderman的技術，設置不會很難的。
到犀牛了，犀牛是個很強大的nurbs建模軟件。它簡單易用，快速直接，非常適合我們這些大學生使用。現在用3d建模的朋友們趕快轉型，投入犀牛這個直觀的世界中。現在犀牛出到4.0，功能又進一步增強，而且支持中文，強烈建議安裝。犀牛也很好學的，可以按以下的方法來學，先了解界面和視圖的基本操作，將左邊工具攔一個一個按出來并分類排好，一般分為線的創建、線的修改、面的創建、面的修改、實體的創建、實體的修改，當然不只這些。通過分類可以讓自己在總體上認識到犀牛。然后學習主要命令的用法。如線、線的修改、捕捉、拉伸、]旋轉、Trim、鏡像等等常用的命令，不用一個一個按順序學習，一般找個實例做，有視頻教程就最好。
三大CAD
CATIA、UG、ProE是當今三大CAD軟件，它們很強大，相當的強大，連CAM/CAE都可以，所以有些網站書籍上都說它們是CAD/CAM/CAE軟件。那么他們和CAID軟件有什么不同呢？
CAD軟件更為嚴謹更為精確，因為它的最終目的是要把產品生產出來，而CAID軟件更為自由直觀，它的最終目的是幫助設計師創造出理想的造型。在生產流程上是個先后關系，以車的生產為例，由于車的外殼曲面比較復雜，一般設計師會先在CAID軟件里做好(一般是Alias)，然后把文件儲存為Iges格式來傳遞給CAD軟件（一般是CATIA、UG）。然后再由CAD完成結構等設計。再以數碼產品為例，其外殼要求一般沒有汽車的高，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回答同學問題的話：
“PROE和UG領域不同！PROE是電子業的老大，我們把工業分成幾個領域：第一個航空航天，第二個汽車，第三個電子，第四個機械，第五個玩具（第五個就是一般的造形）。假如是航空航天，PROE沾不上邊，完全沒辦到，這個領域用CATIA，如果是造一駕飛機，就是CATIA的世界，除了航空航天和汽車，所有其他的都是PROE的天下，你說誰好誰壞呢？很難講！”
他們的功能差別：假如你要只想做出來，不管能不能搭配，只是用一個軟件去做，CATIA和UG是很好的軟件做，全世界三大軟件就是CATIA、UG和PROE，這是三個高階軟件，三個之間到底有什么不同，很大的不同就在于PROE是參數設計，所以，PROE講究的是設計變化。就比如說做一個鼠標，你用PROE做很好，他可以設計變化，鼠標在中國可能賣貴的也就80塊，他要求的精密度不高！是吧！如果你用PROE做，軟件的設計變化能力很高，一下就可以做出很多的造形。如果你是要用UG去做這個鼠標可能不是100塊，可能是10000塊，因為他的精密度很高，但是很復雜，要設計變化很困難，但是他精密度很好！反正，三個軟件各有不同，主要是說你用在什么領域上。如果你用PROE做航空航天，那就不行了！
工業設計er怎樣選擇呢
我們搞工業設計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，它對效果表現和制造都有直接影響，而渲染只是對效果表現有影響。
下面就建模方面來談談。
首先要學會CAID的。而CAID三大軟件中根據國內的情況，一般是用Alias和犀牛。
Alias可是工業設計軟件的龍頭老大！！！就可能因為它太強太專業，使得我們這些平民的耳邊幾乎沒有聽到它的名字（即使聽過也可能忘記掉了，大二時盧安平老師的課上和那次研究生交流會就提到過的）。其強項在于nurbs（“nurbs”，工業設計史的楊老師經常說〈“勒脖死”建模〉），Alias的nurbs，是業界的標準，世上沒有其它軟件能強得過它，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法與之抗行！而且它還可以借助手寫板使得你可以在電腦上畫草圖和效果圖呢。可以看到Alias是針對設計的整個過程的，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設計公司的認同，難怪浩漢的人說用Alias，才叫真正的“計算機輔助工業設計”（簡CAID）。
可能你看了上面的敘述就已經有想學Alias的意思，但是...它不是我們現在這個時候最好的選擇。
為什么？
Alias運行對機器的要求比較高，“不用怕，我的機子夠強，而且日后機器的速度會越來越快。”可能你會這樣說，那的確是，起碼我是這樣想的。如果模型不復雜，運行起來還是可以的。如果是復雜的就不能保證了。機子配置低的就不用說了。
其實制約我們選用Alias的最主要原因就是它很難學，主要體現在軟件本身就難學，操作十分復雜，其次是教程相對比較少，培訓機構也很少，在我們學校里沒見得有這方面的人才，要學這個最好還是去大公司里實習。
可能你會說：“不用怕！我有恒心我有毅力，我一定能學好的！Alias再難學也不成問題！”，我也相信你也一定會學好！
不過那是時間上的問題，時間就是問題的關鍵。
工業設計要講求效益，我們做人也一樣。我們在大學短短幾年里，不應該把時間都花在學一些難度很高的軟件身上，而應該花在設計本身，集中精力去搞更多更好的創意出來，去換取更多的價值！什么價值？老師更高的打分，同學更多的贊同，求職申請書上更實在的內容，設計比賽上更多的獎金。最后一個最高最多最實在。
要實現這些，犀牛是最佳的選擇！雖然不是最好，但可是最適合我們的。易學易用，快捷靈活！關鍵是可以節省時間去做別的事情，如魔獸、三國、極品、CS；逛街、吃飯、看電影；化妝、買衣服、美容等！
那我們怎樣對待Alias呢，不想學的可以先把上面的有關敘述再看一遍，當以后有人問到有關Alias是什么的時候，可以糊弄一下。想學的話，還是先學好犀牛，主要是掌握nurbs建模的特點，然后再去研究Alias,最重要是去公司里實習，這樣會快很多。
至于渲染呢，就用vray和c4d吧。工業設計效益很重要，所以渲染器的選擇也要注重效益。現在的渲染器大多都可以做到很真實了，主要區別在于速度和設置上。vray和c4d的渲染速度可以說是好的了。
兩個我都在用，如果懂打燈和在材質設置的話，那么4d渲染的速度會比vray快，如果不想打燈的話，可以用vray的圖象照明，就是HDRI了。
