HMI数字座舱 - 汽车可视化建模

小咪咪 2022-12-03 15:59 295阅读 0赞

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。

## **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。）

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** （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。

## **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。

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（模型来源于网络）

## **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。

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（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）。

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（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。

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（模型的平整度）

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（出现多余的点线面及破面）

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（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。

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（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。

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（图片素材来自于网络：反射检查贴图）

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（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)。

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**6、节点坐标**

汽车模型的静态节点坐标需在世界中心。

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(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。

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(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。

## **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。

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（礼盒展开示意图）

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（汽车UV展开示意图）

## **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。

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（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。

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（法线贴图）

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（模型来源于网络）

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（漫反射贴图+法线贴图+高光贴图在Kanzi的最终效果）

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## **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。

通过以上内容介绍，希望大家对汽车可视化建模有一定的了解。想要了解更多汽车HMI相关内容，请持续关注怿星科技~

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