矢量艺术的三维数字化外观应用探讨

随着现代科技水平的飞速发展和人们生活水准的逐步提高，现代工业产品日益种类丰富、功能完善且用途贴心。工业产品外观集聚着产品自身特征外在的同时，也为满足人们需求提供了最直观“体验”。无论是从产品整体造型的材质应用、色彩搭配和线条轮廓勾勒，还是从局部细节的文本解说、符号注释、图形说明和图像指示，现代工业产品大都追求唯美品质、上乘佳作且匠心独运，堪称艺术精品，在一定程度上代表着体验经济时代工业产品个性化、艺术化的趋势和潮流。而这些外观上应用到的文本、符号、图形和图像大都直接来源于工业产品设计阶段的平面艺术转化。

信息时代的平面艺术已发展成为二维数字化艺术，其依据艺术对象表现形式可概括分为位图艺术和矢量艺术，与其相应的位图和矢量图都被广泛应用于传播媒介等，与工业产品外观应用最直接相关的是矢量图。本文借助 DassaultSystemes公司的CATIA V5平台，探讨如何将平面矢量艺术进行三维数字化线条或轮廓的转化，从而达到产品外观的便捷应用，以实现矢量艺术数字三维特征化；同时，也介绍了企业矢量艺术知识库与企业PLM系统整合应用的可行性。

一、工业产品体验

1.体验经济时代的工业产品

“体验”一词如今成为现代人们生活中出现频度较高的热门词。游逛在大街小巷的商场店铺，溜达在休闲娱乐场所，漫步在人文风景旅游区，甚至出入在医疗设施场所等都能耳闻目睹到“体验”之所在。事实上，“体验”一词在西方经济学家对“体验经济”概念提出后，已日趋有热度。

按照西方经济学家对“体验经济”的定义，是指以商品为道具、以服务为舞台、以提供体验作为主要经济提供物的经济形态；是“信息”时代中，继农业经济、工业经济和服务经济之后的人类经济生活发展阶段。工业产品是工业革命的产物，具有时代经济、技术和文化等人文客观环境的内在反映；随着经济提供物的变化，其特征属性也由工业经济时代的标准化，向服务经济时代的定制化和体验经济的个性化、人性化发展。

2.工业产品体验

体验经济时代的工业产品在服务和满足人们生活需求的同时也在不断地提升人们的生活品质，增添着生活情趣，激励和鞭策着人们对更加美好生活的向往和追求。

在工业产品的体验过程中，从视觉上产品外观的造型、色彩和材质应用，到触觉上功能用途系列的深入体验；集聚趣味性、情感化和人性化的工业产品让人们从“一见钟情”、“爱不释手”，到“骄傲、自豪”般地去“炫耀”拥有与珍爱。产品外观表达着产品形象风格的同时也诠释着其价值底蕴，无疑是最能首先打动消费者的。

（1）工业产品的场景体验。

工业产品的真实体验需要既定的场景烘托，才能留给消费者真切的记忆和感受，也正是因为工业产品的点缀而反衬出客观场景中人们的真实诉求和愿景。例如当人们看到纵横驰骋在广袤草原上的猎豹追逐猎物时，自然会憧憬速度与激情、惊险与刺激的切身感受。在设计师运用艺术化的手法将这一意向抽象出具体创意概念后，工程师凭借发达的科技水平再将创意具体工程化并生产制造出真实的工业产品——捷豹品牌汽车。当人们驾驶着捷豹汽车风驰电掣般体验时，驾驶乐趣中豪迈的气派、风发的气概自心底油然而生！

（2）工业产品的外观体验。

当人们接触一款工业产品时，首先映入眼帘的是产品外观，从整体轮廓到局部细节所透露出的匠心独运、风格迥异；设计元素的易识别性、设计符号的通用性、设计特征的灵活性、外观界面的人性化、设计理念的新颖独特等往往带给人们最直观的体验。

艺术化的工业产品外观比起详细的产品说明或介绍更具有说服力。将平面艺术中言简意赅的文本诠释、通俗易懂的符号标识、简洁易辨的图形描述、形态各异的图像展现通过三维数字化，合理综合应用到工业产品外观上，提升了工业产品品质，增添了生活情趣，满足了人们个性化、艺术化产品品质的追求；提升了其品牌形象，提高了产品的市场竞争力。

二、矢量艺术与工业产品外观设计

1. 矢量艺术概述

数字化信息时代的平面艺术，借助计算机信息技术，以数学函数来记录艺术对象的矢量艺术，区别于以系列像素记录艺术对象的位图艺术；换言之，矢量图（向量图）不等同于位图（点阵图、像素图、栅格图）以像素记录艺术对象的每一处颜色信息，而是以数学函数记录艺术对象形状和颜色信息。当我们在计算机中打开一幅矢量图时，软件通过图形对应的函数运算并将运算结果（图形形状和颜色）显示出来，轮廓形状容易修改和控制；无论图幅大小，图样上对应的函数算法是不变的，也就不存在因缩放而失真（图1）。目前，平面矢量艺术被广泛应用于工业产品外观及其应用界面。

目前数字矢量艺术常用的主流软件有Adobe Illustrator、CorelDraw、Freehand和Flash等，对应的文件格式包括ai、eps、cdr、fh、fla、swf及dwg等。

（1）文本符号与工业产品外观设计。

不同工业产品所用的文本都有着各自的企业标准；文本和段落中的字体、字高、字间距、阴阳（凹凸）文、粗体、斜体、阴影、行间距、段落间距、段落缩进和对方式等编排结构，结合文本在工业产品上的实际特征应用，三维数字化后的矢量艺术文本多用于创建产品外观的镂刻特征、阴阳文特征以及镶嵌特征等，加强了产品的可辨别性和艺术风格。符号化是指使用艺术手法所提炼出来的，用来反映人类情感的推理或表象符号。符号在工业产品外观上的应用，在一定程度上赋予了其无形的“生命力”，提高了工业产品对用户的亲和力和感染力。而人性化、系列化的符号特征更容易缩短用户与产品间的距离，提高产品的可识别性（图2）。

（2）图形图像与工业产品外观设计。

依据设计学科中的仿生学理论，设计师从自然界去捕捉创意和灵感；从具象实体中抽象出概念图形轮廓应用于工业产品外观，这种源于生活而又高于生活的艺术风范，能有效增添产品体验中的诙谐乐趣，为更好地服务于生活提供了扎实的事实根据。有些工业产品外观细节特征需要借助艺术手法将客观对象进行近似生动的描述写真，借用图像来清晰明朗的细节写实，借此提升品牌形象和产品文化底蕴（图3）。

三、矢量艺术在CATIA V5平台的三维数字化应用探讨

1.矢量艺术与CATIA V5平台

矢量艺术属于二维对象，而CATIA V5平台侧重于三维数字化应用，二者在对平面艺术的创建、编辑和处理等应用功能有着截然不同的方式方法。CATIA V5平台文本创建、编辑或修改命令功能多见于空间文本注释或图样文本注释功能，这些注释的文本为二维标准文本，缺少矢量艺术文本的多样性、艺术化和灵活性等特点。CATIA V5平台对于矢量艺术符号的三维数字化应用，多采取借助其二维模块强大的轮廓勾勒功能，自行创建出相应的“艺术化”符号或符号库以便后续的三维数字化外观应用。

2.矢量软件与CATIA V5平台的综合应用

矢量软件是根据艺术对象的几何特性通过数学公式计算来进行描述的，所生成的矢量图与其分辨率无关，缩放后不会失真，因此广泛应用于文本符号、图形图像、版式设计，以及相应的创意设计。

在应用矢量软件完成艺术对象的轮廓组合、风格协调和色彩调配等创意设计后，借助矢量软件将需要进行三维数字化转换的艺术对象路径导出为CATIA V5平台所能读取识别的dxf或dwg格式文件，待CATIA读取到并生成相应的矢量轮廓进行局部细节处理，以便后续应用创成式曲面设计模块或实体设计模块里的变换、投影、修剪以及实体化等命令功能，即可创建出产品上对应的所谓三维“艺术化”外观特征。

以轮胎胎侧花纹图案和文本符号三维数字化外观应用为例（图4、图5）。首先借助矢量软件如Adobe Illustrator将需要应用的艺术对象路径导出为后缀dxf格式文件，然后在CATIA V5平台打开该文件，并将转换后的艺术对象二维轮廓处理后，应用CATIA V5复制黏贴功能再次转换为草图，从而将该艺术对象转化到三维空间中，后续的即是灵活应用CATIA V5平台的自由造型功能来实现艺术化特征。当然，上述从矢量软件转换到CATIA V5平台的艺术对象轮廓的质量（精度、光顺度等）取决于其矢量软件中路径的质量，因此需要我们在应用矢量软件进行艺术对象设计时掌握合理优化其路径，也即需要同时对矢量软件和CATIA V5平台的把握，以及在应用流程上的磨合。目前，该种解决方案存在于大多数工业产品研发过程中。

3.Type3 CAA V5 BASED与CATIA V5平台的无缝集成应用

Type3 CAA V5 BASED是法国VisionNumeric公司基于达索CAA（Component ApplicationArchitecture）开发并集成应用于CATIA V5平台的一款插件，专注于矢量艺术三维数字化的无缝集成转化应用功能；是矢量艺术的三维数字化外观应用的推荐方案。

Type3 CAA V5BASED拥有对文本的创建、编辑、参数驱动、公式关联、设计表格应用及知识库应用等功能；拥有特定行业符号库，供直接调取使用；同时也拥有对图形图像依据色块抽出具有相同信息对象的形状或轮廓功能，以及精确定位三维形状或轮廓功能，以便于后续矢量特征轮廓的具体应用。

下面同样以轮胎胎侧花纹图案和文本符号三维数字化外观应用为例（图4、图6）。对比之前提到的“矢量软件与CATIAV5平台的综合应用”解决方案，应用Type3 CAA V5 BASED与CATIA V5平台的一体化功能，能大大提高工作效率，缩短转换步骤。

Type3 CAA V5 BASED拥有在三维空间中直接创建、编辑和修改文本及常用符号的功能，而且支持计算机操作系统中常用的TrueTypeFonts字体，以及应用行业字体库Vision Numeric字体，所生成的文本符号特征有着历史特征和关联参数。因此我们可以直接借助于Type3 CAA V5 BASED的文本命令功能和参数直接在三维空间中进行胎侧文本的输入与编辑修改；同时，综合各应用行业Type3 CAA V5 BASED收录有较全面的符号库，方便用户直接调用即可，为用户节省了大量的时间。

Type3 CAA V5BASED还拥有在CATIAV5平台三维空间中直接“读取”矢量艺术轮廓的功能，其读图格式包含bmp、jpg、tif、png和gif。类如胎侧图形图案三维艺术化特征通过应用该功能，能快速的定位以创建相应的艺术风貌。在实际应用过程Type3 CAA V5BASED命令功能与CATIA V5平台功能相辅相成，从一定程度上弥补了CATIAV5平台在这一应用领域的缺憾和不足，为实现在产品开发中从艺术构想通往技术实现开辟了新的捷径。

随着Type3 CAA V5BASED产品在国内许多行业的逐步推广应用，越来越多的企业用户开始从关注到着手实际应用Type3 CAA V5 BASED进行其“艺术化”、“风格化”工业产品的创新。

4.基于CATIA V5针对矢量艺术三维数字化外观应用的二次开发

基于CATIAV5平台应用达索CAAV5开发模块针对矢量艺术三维数字化外观应用的二次开发多用于处理复杂的艺术对象数字化转换，该解决途径工作量大、涉及面广、周期稍长且整体流程复杂。因为需要需求用户中的艺术设计师、设计工程师、应用工程师及程序开发工程师等等人员的通力协作、紧密配合才能定制开发出满足实际需求的应用程序代码。有关程序的二次开发因牵涉到具体的企业知识产权，所以这里就不再举例。

四、矢量艺术知识库与达索PLM系统

1.矢量软件与达索PLM系统

2007年，达索宣布其旗下PLM系统中的ENOVIA协同商业流程解决方案和全球使用最广泛的矢量绘图工具之一AdobeIllustrator进行了成功集成；并在美国迈阿密的国际纺织面辅料博览会上，对外展示了包括服装设计与开发加速器在内的针对服装行业和零售业的解决方案。达索PLM与AdobeIllustrator的集成促使设计团队更快速地使用能够并应用达索PLM系统，允许最终用户在其熟悉的Adobe Illustrator界面工作的同时进行创造、复原、编辑和协同分享艺术设计。CATIAV5与ENOVIA V6集成应用界面如图7所示。

2.CATIA V5与达索PLM系统

CATIA V5平台作为构成达索PLM协同解决方案中重要的组成部分，有着与PLM系统既定的集成方式和协同应用流程，有着成熟完善的强大三维数字化体系功能，以及与达索PLM系统其它组成部分间的无缝集成应用功能。经许多行业客户案例的实践确认，CATIAV5平台与达索PLM系统集成应用方面堪称业界典范。基于CATIAV5与达索PLM系统的集成，使得不同开发阶段的协同设计、并行工程、BOM管理、设计变更管理和企业知识库管理更加切实有效，便捷可行。

3.企业矢量艺术知识库与达索PLM系统

根据企业矢量艺术知识库的搭建方式有两种途径纳入到企业的PLM系统。其一，依据矢量软件搭建的企业矢量艺术知识库，其库文件依旧为平面矢量艺术；借助于矢量软件与企业PLM系统的集成应用，可对其进行具体管理与应用。其二，经矢量软件转换，导入到CATIA V5平台处理并保存，由此搭建起来的企业矢量艺术知识库，其库文件已经被转化为三维数字化艺术；实际上，CATIAV5与PLM系统的集成应用十分方便，由此搭建起来的企业矢量艺术知识库应用企业PLM系统进行具体管理与应用，也是理所当然、水到渠成。

五、结语

计算机软件应用技术的日趋成熟，为实现矢量艺术的三维数字化外观应用提供了可靠的解决方案；换言之，也正是人们对工业产品创新、突破的追求，促使应用软件的不断自我完善与发展。因此，无论从产品创新，还是从软件应用的角度来看，多学科知识的交叉融合、关联渗透为矢量艺术的三维数字化外观应用提供了前提条件；在“体验经济”的思潮中，综合应用计算机技术与文化艺术，进行工业产品创新是时代发展的潮流与趋势，也为计算机软件应用推广与发展提供了历史舞台和发展契机。

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