RHINO的3D空間觀念

這篇文章構思了許久，市面上有非常多有關3D電腦繪圖的工具書，內容也都不錯，但是為什麼3D還是學不好，是書的問題嗎？還是軟體的問題？其實一些教學經驗告訴我，都不是上述的問題，而是想法觀念的問題。為什麼想法觀念，會影響到3D繪圖的學習？

在談3D繪圖以前，先來了解，什麼是3D？

在過去數學的學習，有學到了座標觀念，X軸與Y軸的座標，可構成一個平面的圖案，然而只運用兩軸的座標，以圖面上來看，只是一個平面圖而已，這樣平面的圖面只能算是「2D」。



2D平面座標，X軸代表水平，Y軸代表垂直

 3D可稱做是三次元，或者是三維空間，日常生活中可指由「長、寬、高」三個維度所構成的空間。若是以數學的概念來描述的話，是一個三維的座標觀念，也就是X、Y、Z三軸的座標觀念。

3D立體座標，除了2D平面的X與Y軸以外，另外又多了一個Z軸(空間深度)

那講到這邊，對於什麼是3D，應該都有初步的知識吧。

那為什麼會覺得3D學不好是因為想法和觀念出問題導致影響到3D學習呢？這是因為想法大部分停留在2D觀念裏面所致。想法停留在2D的觀念，這樣子不管怎麼想，東西通通都是平面的，既然是平面的，那要怎麼去掌握他的立體美感呢？所以不管做任何的設計，其實從最初的Sketch開始，就必須要導入立體的觀念去畫這個Sketch，將來在進入到3D繪圖才不至於覺得會太吃力。

也許上述的說法，看過的人或許還會覺得模糊，直接舉一個例子好了。

舉一個鋼彈的頭為例子，在此先聲明，不是我特別喜歡鋼彈，是因為鋼彈的線條，曲面，平面，拿來練習3D真的是再適合不過了。





以這顆頭為例，再來看下列的工作視窗：

 



以RHINO這套軟體來說，工作視窗初使的設定可分為四個小視圖，這個視圖觀念是與工程圖學中的三視圖觀念一樣，分別是TOP(上視圖)，座標關係為X、Y兩軸也就是長與寬，FRONT(正視圖)，座標關係為X、Z兩軸(Z代表高)，RIGHT(右側視圖)，座標關係為Y、Z兩軸，最後一個小視圖，則是綜合X(長)、Y(寬)、Z(高)三軸的立體透視圖。

瞭解了視圖所代表的意義，再回到那顆頭：



在3D繪圖軟體裡可以在正視圖的工作視圖中輕易的畫出這顆頭的造型


以平面來說，這是一個很完整的造型，但是以3D的觀念呢？

但是看其他的工作是圖，上視或者是側視，卻顯視一條線段而已(黃線)



剛才的繪圖，只能算是一個平面式的繪圖，相信有Sketch手繪能力的，一定都可以畫出美美的圖面，但這樣的繪圖方式只考慮到2D平面的造型，也就是只運用到兩軸的座標來做線段的定位，那這樣的圖面只能算是停留在2D的階段。



已透視視圖來看，這個輪廓線，完全是平面，沒有任何的立體感



要讓這顆頭有3D的立體感，就必須要運用到第三軸的座標觀念，也就是上述不斷的重複說明的X(長)、Y(寬)、Z(高)三軸的座標觀念。但是該如何藉由線段的繪製與後續的端點控制去設定第三軸的座標，這才是RHINO的3D繪圖所要克服的一大難關。



若是不擅長去控制第三座標軸的繪圖者，有80%以上都會採用最直接的方法「擠壓成形」，但是這種擠壓出來的造型真的是理想中的3D造型嗎？

若是只會透過這種幾壓出來的平面造型來呈現，那這樣多數還是被卡在2D平面的框框裡無法跳脫。

要繪製一個具有立體美感的曲面或者是立體造型，最基本還是在線段的繪製與後續的端點控制上，因為線段是構成所有曲面的一個基本要建。



每一條線段，都有他的座標控制點

 

若是針對控制點的座標位置以及X(長)、Y(寬)、Z(高)的3D空間觀念加以運用，是不是就能夠做出一條理想的鋪面結構線段



 

正視圖線條座標不變，透過線段控制讓線段增加了第三軸的座標，是不是結構線段就跳脫了2D進到了3D階段了



透過調整好的結構線段進行鋪面，是不是就產生出了具有立體感的曲面或者是平面



鋪面完成後，是不是可以透過後續的細部處理，如R角，讓3D完整性更高



這顆頭的其他鋪面造型，是不是可以依此3D座標的空間觀念將他畫出來呢？

相信只要3D的空間觀念建立起來後，任何困難的3D造型在繪製時所碰到的種種難題，絕對是可以迎刃而解的。

給初學3D繪圖或者是學3D繪圖遇到瓶頸的各位一個參考囉。

基本技能

其實這一篇文章，在寫之前有蠻多掙扎的，我不知道我該不該寫，寫了，就會覺得好像是我在抱怨教書遇到的一些事情然後引發一些爭議性，但是不寫，又覺得無法傳達給學生一些觀念。學習任何事情，最重要的就是在於開始的基礎練習，基礎若是打的紮實，在將來絕對是受益無窮，因為任何事情都只是這些基本概念的重組而已。以學習這麼多年的工業設計，經驗告訴我，工業設計的基本技能，不外乎就是以下三點：

1‧徒手繪圖能力：
任何的設計一定都是透過想法的構思，在構思階段想法是抽象的，然而透過文字的方式，將想法寫出來，也只能算是一個概念與動機而以，在字面上看，還是只能去猜想這個設計呈現的感覺，最直接的方式，就是透過徒手繪圖的方式，確實將第一時間得到的靈感，用最迅速的方式，直接將想法給圖像化，所以徒手繪圖能力，絕對是學習設計的技能基礎中的基礎，既然是基礎中的基礎，所以就應當要有一定的水準呈現出來，但是我看到的手繪草圖，幾乎是沒有任何的成熟度以及水準，說難聽一點，就是小學生的塗鴉，我完全看不懂在畫什麼，說造型沒有造型，也感覺不出圖面的立體感，因為在手繪過程無法表現出立體感，之後要進入電腦進行3D繪圖那肯定是難上加難。所以一張有水準的徒手繪製設計手稿，除了可以掌握設計物件的一個基本造型外，也可以幫助往後3D建構的準確性，同時也可以幫助概念想法的釐清。



一張有高完整性的SKETCH，就是應該要有這樣的水準

 2‧電腦繪圖能力
現在已經是科技時代，電腦已經完全融入於生活當中，設計也不例外，平面設計傳統的照相打字已成過去，取而代之的就是具有強大功能的電腦繪圖軟體，不管是平面繪圖排版，甚至是3D建構與彩現，都是學習設計在電腦方面的基本能力，但對於工業設計來說，3D建構與彩現，更是重要。這兩個學期，也感謝學校有這個機會讓我能夠擔任電腦繪圖的指導老師，除了經驗的傳承以外，還是希望學生都能夠再電腦繪圖這個技能打下一個深厚的基礎，但是期望越高，是否相對的失望也會更高，這點我不知道，因為我目前還沒有看到所謂的成果，或許到了學期末才會知道，在過去上3D電腦繪圖的課，原則上都會有課堂作業，或許是以臨摹的方式進行3D建構，但這也會發生了不少問題，例如課堂作業，畫一支手機的3D，不難保證畫完這隻手機以後，要學生再畫一個滑鼠，學生就一定畫的出來，為什麼會有這種情形？不外乎就是學生只去死記畫這個手機的步驟，而不去想想在畫的過程，應該要用什麼樣的繪圖功能進行搭配與應用，有這樣的想法，相信往後應對在其他物件的繪製上也能夠得心應手。

因此這個學期採用的方式是讓學生以自由發揮的方式，來進行這個課程練習，但這樣的練習，卻也出現的一些問題，有人問我，可以畫魔人普烏嗎？我不反對，但是要想想，魔人普烏，跟工業設計有什麼關係？

科幻的東西如果要應對在工業設計之上，他會是什麼東西？是概念運輸工具嗎？還是其他，是不是在想，在畫的過程是不是應該要注意到他在造型上甚至是想法上的一個創新性？

運輸的東西如果要應對在工業設計之上，又會是什麼東西？除了外觀造型的臨摹以外，從臨摹之下，我又能學到什麼？例如臨摹機車，我以臨摹的方式去畫出機車，我是不是能在畫的過程中認識機車的結構，他的外觀造型與他的結構又有什麼樣的關聯性，是不是我往後進行運輸工具設計時能夠提供我一些幫助？

一般產品如果應對在工業設計之上，又包括了哪些？

今天我們學習的是工業產品設計，而不是皮克斯電腦動畫，如果今天學的是像史瑞克一樣的3D動畫，那畫魔人普烏我是絕對舉雙手贊成。

這樣的一個遊艇繪製，是不是就具有造型的概念創新性？

3‧模型製作
從模型製作當中，可以將圖面中的想法，付諸實行將其立體化，從這過程除了可以建構一個工業產品的分件概念以外，對於材質的運用也能夠有一定的認知，雖然說現在加工設備很先進，從最基本的雷射切割，CNC，RP成型等等，都可以實際且0誤差的呈現出來，因此手工模型可以說是越來越少人製作了，但不代表就不需要去學習他，應該要學習的是，如何快速且準確的將呈現出他的立體效果，如果是在外面業界工作，今天如果設計一個很不錯的產品，結果BOSS太喜歡了，要隔天就看到打樣，如果遇到這種情形怎麼辦？一般模型廠打樣都要排時程，絕對不可能一天就好，(不要懷疑，在業界什麼事情都是有可能會發生的)，是不是就應該要運用模型製作的技術，快速的打樣，迅速的呈現出來讓設計案件能夠迅速推動。

手工模型做的不像外包一樣不精緻沒有關係，但重點是要確實的將產品造形以及尺寸的精確性給完整的呈現出來最為重要

以上的叮嚀希望能夠幫助學生建立起一個正確的學習觀念，也許我有漏掉蠻多重點沒說的，如果往後有想到什麼，我再來補充吧。