美观背后的数学原理

 作者:Scott Harris  发表时间:2008-03-24
因此,设计人员比较喜欢那种融合在一起的曲面,这样曲面的不仅在公共边上相切,而且它们的曲率也相同。数学上将其称为 G2,而那些公共边在更高阶导数上匹配的曲面连接方式更是广泛应用于汽车和产品设计领域,这种连接使得曲面造型连续、平滑、流畅,令人赏心悦目。图 7 显示了不同级别的连接平滑程度的曲面连接示例。
  在了解有关曲面的设计时,可能会遇到 C0、C1 和 C2 这样的术语。Cn 和 Gn 之间的差异既简单又微妙。如果两条曲线以 G1 方式连接,它们的切向量在连接处平行。如果它们的连接方式是 C1,则其切向量不仅平行,而且量值也相同。获得G1 的效果要比 C1 稍微容易一些。在单个曲面片内产生 Cn 曲面效果很容易达到,但在多个曲面片之间的 C1 和更高程度的连接(多个曲面通过一个边界连接)则要困难一些,需要在曲面内部和边界处颇费一些功夫。有关连接方面的详细说明,请访问 http://en.wikipedia.org/wiki/NURBS

  人眼对物体的反光方式通常十分敏感。设计完美的造型看上去就是舒服,而曲线和曲面连接上存在问题的物体外观显得就是别扭。要找到问题的源头不太容易
,但也有办法。有一些工具可以显示出这些细微问题的视觉效果。一个很实用的方法就是通过映射的方式让颜色来反映曲面的曲率。这种方法会显示出曲率的高低以及如何变化。图 8 显示了经曲率映射处理的曲面。
  在图 8a 中,一条清晰的直线标明了曲面从某个曲率(蓝色)变化为更高曲率(绿色)的位置。在图 8b 中,映射图显示了曲面从较低的曲率过度到具有较高曲率的弯曲弧顶的过程。另一种分析工具称为斑马条纹,它能够以夸张的方式显示曲面如何反射光线。

  专业设计人员花费许多时间和精力来使反射光线产生美观的效果,目的就是使最终产品在消费者看来赏心悦目。了解这些数学概念及其在 CAD 软件中的应用,可以帮助设计人员掌握如何设计出好看产品的技术。所以,下次在看到流光溢彩的漂亮车身时,您就会想到这是设计人员对每一条曲线和曲面精心设计和分析的结果,不仅要考虑整个外形,而且要琢磨车身如何反射来自不同角度的各种光线。有了一双发现美丽的眼睛,再加上对 CAD 软件幕后数学原理的基本了解,设计人员就可以创造出完美的产品造型,它的魅力可能难以言表,但却能产生美感,令人无法拒绝。



1】【2
收藏此页】【  】【打印】【关闭
相关文章
相关厂商文章

精彩专题

超值订阅2009年度DESIGN NEWS China杂志

DESIGN NEWS China杂志向国内读者介绍国际上最先进的工业技术与设计,涉及电子/测试、运动控制/自动化、创新材料、工程软件/硬件、汽车设计等领域,现在订阅可获更多优惠…[ 详细内容 ]

浏览该文章的用户还看过

  • 文章
  • 论坛
  • 博客