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摘 要：分析目前工业设计专业产品效果图的渲染软件及存在的问题，提出产品效果图高级渲染需求的必要性，通过比较主流专业渲染软件的特点，总结出渲染Keyshot在产品效果图渲染软件中的应用优势，并结合教学实践体会进行探讨Keyshot软件的使用方法。
关键词：渲染软件；Keyshot；产品效果图
0 引言
随着计算机辅助工业设计广泛的应用，目前发展出很多工业设计三维建模软件，例如Rhino、Solidworks、Pro/E、UG 等。但在产品造型设计上，任何一款软件往往只是在某一个方面做得非常出色，很难同时满足既能实现产品准确的三维建模，又能真实、快速地进行照片级的效果渲染两方面的要求。[1]高效、快速、真实的产品设计效果图需要三维建模软件和渲染软件相结合使用。工业设计专业的学生可以选择合适自己的三维软件建模，而高质量的效果图往往取决于真实地渲染。目前市场上的渲染软件有3DMAS、Vary、CINEMA4D、Keyshot，它们都有各自适合对象和渲染优势。综合比较下，Keyshot是一款十分便捷的实时渲染软件。文章结合教学实践体会探讨和研究Keyshot软件的使用方法。
1 教学现状及问题分析
我国的工业设计专业主要设于属工科的机械学院和文科的艺术设计类学院，无论隶属哪种院校，产品设计效果图是实现设计构想必不可少的部分。我校工业设计专业三维建模软件是Rhino与Solidworks两者结合使用，学生可以根据自己实际软件技巧能力选择建模软件。基于NURBS的Rhino三维建模功能强大，界面简介，操作简便，曲面建模能力超群，對于准确快速地表达设计创意有着无可比拟的优势。[2]Solidworks是基于Windows平台的参数化特征造型系统，它是总结和继承大型机械CAD软件的基础上开发的软件。它可以十分方便地实现复杂三维零件造型、复杂装配和生成工程图。[3]三维模型的渲染软件主要是Vary。Vray是一种结合了光线跟踪和光能传递的渲染器，其真实的光线计算创建专业的照明效果。[4] 从参数可控程度来说，Vray比Keyshot要专业很多。Vray包含物理相机、纹理贴图的变化、阴影控制、灯光的种类、渲染调整参数、输出控制，几乎每一个可以影响静帧画面的因素都是可控的，所以渲染起来相对复杂、繁琐很多。而从最近几年的教学实践发现，Vary渲染出图的效果并不理想，其原因主要是Vray可控参数较多、渲染复杂、耗时较长，对学生来说相对很难掌握。
2 教学改革的措施
2.1 Keyshot渲染软件优势分析
设计软件在产品设计流程中是必不可少的部分，它能有效地辅助设计师完成造型方案设计任务，并使设计方案符合设计预期。[5]各大院校产品效果图的三维建模可以选择不同软件，但对于渲染软件来说，Keyshot具有很大优势。Keyshot意为“The Key to Amazing Shots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序，无需复杂的设定即可产生相片般真实的3D渲染影像。[6]Keyshot比Vray相对更加实用，它渲染界面简单、渲染速度快、效果出色，而且支持多种三维模型格式。具体优势表现在以下几个方面：
（1）Keyshot界面简洁易学。目前Keyshot软件版本已更新到Keyshot6。Keyshot6用户界面沿袭了Keyshot之前版本界面简单、易操作的风格。Keyshot6界面由窗口菜单栏、库面板、项目面板、显示功能区、显示工具栏组成，而界面中心位置则为渲染区域。如图1所示。目前Keyshot6软件已有汉化版本，用户操作起来会更加便捷。
（2）Keyshot VR技术新颖。VR（Virtual Reality），即虛拟现实，简称VR。使用KeyShotVR，可以创建高品质、支持触摸、3D渲染的内容。用户使用鼠标或手指触摸功能的设备就可以查看其内容，也可以发布到网站，点击后产品效果图会进行360度全方位的查看。如图2所示。
（3）Keyshot 动画制作便捷。Keyshot 软件3.0以上的版本就可以制作简单的动画效果，而3DMAS、Maya、Vary等比较大型的3D软件，动画制作起来都非常复杂。Keyshot通过移动模型或者模型的部分来制作动画效果，而不是使用传统的关键帧系统，模型或者模型都能使用多种转换，所有的转换都将呈现在时间轴上。这些转换都可以交互移动，并在时间轴上缩放和调整动画时间。
（4）Keyshot HDR环境照明逼真。Keyshot通过全局光照射方式来对模型进行渲染，可以渲染出非常逼真的金属效果和材质的皮肤纹理，其主要是依靠HDR高动态范围贴图来模拟环境光从而达到比较真实的画面效果，并且它是实时演算效果，尤其是对金属材质的汽车表面和轮船模型。对于照片级别的高精度效果的呈现，并不需要详细参数的调整和耗费太长的时间，只需要点击对应的某一个按钮，就可以智能化的运算出结果。Keyshot自带HDR编辑器，可以通过简单的方式来调整照明环境。HDR light studio 是Keyshot的插件，是一款专业级高动态范围3D渲染软件HDR制作软件，能够创建HDRI高动态范围照明图。HDR light studio比HDR环境照明渲染得更加专业，其缺点就是参数较多且是英文版本，需要多次使用才能体验HDR light studio的高质量渲染效果。
2.2 教学改革措施
通过以上对Keyshot渲染软件的优势分析，现阶段就工业设计专业来说，Keyshot渲染软件课程的开设是十分必要的，而三维建模软件与Keyshot渲染软件结合使用是渲染高质量的效果图极佳选择。三维软件里建好的模型，导入到Keyshot中来，简单赋予三维模型材质、颜色、环境光、背景就可以渲染出图，从而可以在整体上看出模型的效果；如果模型有问题，再次回到三维软件修正即可。而相对Vary来说，一旦渲染出图，效果不佳，再次返回三维建模就会复杂很多，许多可控参数要重新设置。 3 Keyshot渲染使用方法
3.1 导入3D模型
首先导入需渲染的3D模型，设置方向，是否贴合地面等。导入时需要注意不能有中文路径，否则无法导入。
3.2 赋予材质
导入之后，为模型的每个部位附着相应的材质。点击库，然后选择一个材质拖入到模型相应位置。如果赋予模型其中一个部位材质，其他部位也相应變化，则需右键点击，取消链接材质。对库面板材质不满意，可以在项目面板进行相应材质的参数调节。模型的颜色也可通过项目面板调节，具体要看所需材质的属性特征。
3.3 调节灯光
Keyshot自带HDR环境光，在库面板环境控制按钮下。环境光分室内、室外、工作室三种。用户可以根据实际需要选择合适的环境拖至右边渲染页面窗口即可。也可对已选择的环境光进行编辑，具体操作在项目面板环境控制按钮里执行。此外，也可安装HDR light studio 插件，自主定义灯光参数。HDR light studio 插件制作好的高動态范围照明光也可以保存到库面板的环境光下，以便下次使用。
3.4 选择背景
产品渲染后选择合适的背景衬托，更多的背景可以从网上搜索下载。背景的选择可以在库面板或者项目面板环境控制按钮下的背景属性里选择。
3.5 选择纹理
纹理关系到产品的外观与手感，按需选择。库面板中包含各种纹理，将所选纹理拖至右边零件上，会弹出窗口让我们选择，色彩、凹凸、透明度等。每种选择表示不同的效果。
3.6 进行渲染
以上步骤准备就绪，可以开始渲染。渲染的图片将自动保存在Keyshot 6 Resources里。如果没有渲染完成，也可先将文件保存成可再次编辑的Bip格式。
4 结语
产品渲染是虚拟现实中展示产品外观特点的有效方法。[7]三维建模软件自带渲染器虽然操作方便但渲染效果质量低 ，3DMAS、Vary、CINEMA4D专业渲染器效果逼真但操作复杂，学生很难在短时间内掌握。Keyshot渲染软件实时、简单、效果佳，满足了工业设计产品渲染效果图的要求。采用三维建模软件与Keyshot渲染软件结合使用，是实现产品构想的极佳选择。目前Keyshot6版本可以更好、更快的渲染室内光照，新的材质节点连接也将材质调整提升到新的高度，已经可以支持简单材质动画功能，还支持面级别的材质赋予，这将大大提高Keyshot渲染效果图的质量。工业设计专业开设Keyshot渲染软件课程，旨在学生进行产品设计时更真实地表达设计创意。从目前的教学实践结果来看，学生在学习该课程后，工业产品效果图渲染质量有明显提升。设计构想优良表现极大的提高学生学习工业设计计算机课程的兴趣，因此现阶段开设Keyshot渲染软件课程是非常必要和有效的。
参考文献：
[1] 詹迪维. Solidworks机械设计教程2012[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2] 尹勤，魏群. Rhino中NURBS曲线质量控制技术的研究[J].电脑知识与技术，2012（23）：23-29.
[3] 朱丹，郁舒兰，黄琼涛. SolidWorks在家具参数化设计中的应用[J].设计研究，2014（35）：33-38.
[4] 倪勇. Vray渲染器在产品设计表达中的应用[J].数字技术与应用，2011（09）：53-54.
[5] 王贞，赵江洪.基于可信性的汽车造型设计方法研究[J].包装工程，2014，35（8）：30-34.
[6] 段伟. Rhino结合KeyShot在产品设计中的应用[J].数字技术与运用，2012（10）：149.
[7] 郝骏刚，赵娜. Keyshot在机械设计软件中的应用[J].电脑开发与应用，2013（11）：48-50.
关键词：渲染软件；Keyshot；产品效果图
0 引言
随着计算机辅助工业设计广泛的应用，目前发展出很多工业设计三维建模软件，例如Rhino、Solidworks、Pro/E、UG 等。但在产品造型设计上，任何一款软件往往只是在某一个方面做得非常出色，很难同时满足既能实现产品准确的三维建模，又能真实、快速地进行照片级的效果渲染两方面的要求。[1]高效、快速、真实的产品设计效果图需要三维建模软件和渲染软件相结合使用。工业设计专业的学生可以选择合适自己的三维软件建模，而高质量的效果图往往取决于真实地渲染。目前市场上的渲染软件有3DMAS、Vary、CINEMA4D、Keyshot，它们都有各自适合对象和渲染优势。综合比较下，Keyshot是一款十分便捷的实时渲染软件。文章结合教学实践体会探讨和研究Keyshot软件的使用方法。
1 教学现状及问题分析
我国的工业设计专业主要设于属工科的机械学院和文科的艺术设计类学院，无论隶属哪种院校，产品设计效果图是实现设计构想必不可少的部分。我校工业设计专业三维建模软件是Rhino与Solidworks两者结合使用，学生可以根据自己实际软件技巧能力选择建模软件。基于NURBS的Rhino三维建模功能强大，界面简介，操作简便，曲面建模能力超群，對于准确快速地表达设计创意有着无可比拟的优势。[2]Solidworks是基于Windows平台的参数化特征造型系统，它是总结和继承大型机械CAD软件的基础上开发的软件。它可以十分方便地实现复杂三维零件造型、复杂装配和生成工程图。[3]三维模型的渲染软件主要是Vary。Vray是一种结合了光线跟踪和光能传递的渲染器，其真实的光线计算创建专业的照明效果。[4] 从参数可控程度来说，Vray比Keyshot要专业很多。Vray包含物理相机、纹理贴图的变化、阴影控制、灯光的种类、渲染调整参数、输出控制，几乎每一个可以影响静帧画面的因素都是可控的，所以渲染起来相对复杂、繁琐很多。而从最近几年的教学实践发现，Vary渲染出图的效果并不理想，其原因主要是Vray可控参数较多、渲染复杂、耗时较长，对学生来说相对很难掌握。
2 教学改革的措施
2.1 Keyshot渲染软件优势分析
设计软件在产品设计流程中是必不可少的部分，它能有效地辅助设计师完成造型方案设计任务，并使设计方案符合设计预期。[5]各大院校产品效果图的三维建模可以选择不同软件，但对于渲染软件来说，Keyshot具有很大优势。Keyshot意为“The Key to Amazing Shots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序，无需复杂的设定即可产生相片般真实的3D渲染影像。[6]Keyshot比Vray相对更加实用，它渲染界面简单、渲染速度快、效果出色，而且支持多种三维模型格式。具体优势表现在以下几个方面：
（1）Keyshot界面简洁易学。目前Keyshot软件版本已更新到Keyshot6。Keyshot6用户界面沿袭了Keyshot之前版本界面简单、易操作的风格。Keyshot6界面由窗口菜单栏、库面板、项目面板、显示功能区、显示工具栏组成，而界面中心位置则为渲染区域。如图1所示。目前Keyshot6软件已有汉化版本，用户操作起来会更加便捷。
（2）Keyshot VR技术新颖。VR（Virtual Reality），即虛拟现实，简称VR。使用KeyShotVR，可以创建高品质、支持触摸、3D渲染的内容。用户使用鼠标或手指触摸功能的设备就可以查看其内容，也可以发布到网站，点击后产品效果图会进行360度全方位的查看。如图2所示。
（3）Keyshot 动画制作便捷。Keyshot 软件3.0以上的版本就可以制作简单的动画效果，而3DMAS、Maya、Vary等比较大型的3D软件，动画制作起来都非常复杂。Keyshot通过移动模型或者模型的部分来制作动画效果，而不是使用传统的关键帧系统，模型或者模型都能使用多种转换，所有的转换都将呈现在时间轴上。这些转换都可以交互移动，并在时间轴上缩放和调整动画时间。
（4）Keyshot HDR环境照明逼真。Keyshot通过全局光照射方式来对模型进行渲染，可以渲染出非常逼真的金属效果和材质的皮肤纹理，其主要是依靠HDR高动态范围贴图来模拟环境光从而达到比较真实的画面效果，并且它是实时演算效果，尤其是对金属材质的汽车表面和轮船模型。对于照片级别的高精度效果的呈现，并不需要详细参数的调整和耗费太长的时间，只需要点击对应的某一个按钮，就可以智能化的运算出结果。Keyshot自带HDR编辑器，可以通过简单的方式来调整照明环境。HDR light studio 是Keyshot的插件，是一款专业级高动态范围3D渲染软件HDR制作软件，能够创建HDRI高动态范围照明图。HDR light studio比HDR环境照明渲染得更加专业，其缺点就是参数较多且是英文版本，需要多次使用才能体验HDR light studio的高质量渲染效果。
2.2 教学改革措施
通过以上对Keyshot渲染软件的优势分析，现阶段就工业设计专业来说，Keyshot渲染软件课程的开设是十分必要的，而三维建模软件与Keyshot渲染软件结合使用是渲染高质量的效果图极佳选择。三维软件里建好的模型，导入到Keyshot中来，简单赋予三维模型材质、颜色、环境光、背景就可以渲染出图，从而可以在整体上看出模型的效果；如果模型有问题，再次回到三维软件修正即可。而相对Vary来说，一旦渲染出图，效果不佳，再次返回三维建模就会复杂很多，许多可控参数要重新设置。 3 Keyshot渲染使用方法
3.1 导入3D模型
首先导入需渲染的3D模型，设置方向，是否贴合地面等。导入时需要注意不能有中文路径，否则无法导入。
3.2 赋予材质
导入之后，为模型的每个部位附着相应的材质。点击库，然后选择一个材质拖入到模型相应位置。如果赋予模型其中一个部位材质，其他部位也相应變化，则需右键点击，取消链接材质。对库面板材质不满意，可以在项目面板进行相应材质的参数调节。模型的颜色也可通过项目面板调节，具体要看所需材质的属性特征。
3.3 调节灯光
Keyshot自带HDR环境光，在库面板环境控制按钮下。环境光分室内、室外、工作室三种。用户可以根据实际需要选择合适的环境拖至右边渲染页面窗口即可。也可对已选择的环境光进行编辑，具体操作在项目面板环境控制按钮里执行。此外，也可安装HDR light studio 插件，自主定义灯光参数。HDR light studio 插件制作好的高動态范围照明光也可以保存到库面板的环境光下，以便下次使用。
3.4 选择背景
产品渲染后选择合适的背景衬托，更多的背景可以从网上搜索下载。背景的选择可以在库面板或者项目面板环境控制按钮下的背景属性里选择。
3.5 选择纹理
纹理关系到产品的外观与手感，按需选择。库面板中包含各种纹理，将所选纹理拖至右边零件上，会弹出窗口让我们选择，色彩、凹凸、透明度等。每种选择表示不同的效果。
3.6 进行渲染
以上步骤准备就绪，可以开始渲染。渲染的图片将自动保存在Keyshot 6 Resources里。如果没有渲染完成，也可先将文件保存成可再次编辑的Bip格式。
4 结语
产品渲染是虚拟现实中展示产品外观特点的有效方法。[7]三维建模软件自带渲染器虽然操作方便但渲染效果质量低 ，3DMAS、Vary、CINEMA4D专业渲染器效果逼真但操作复杂，学生很难在短时间内掌握。Keyshot渲染软件实时、简单、效果佳，满足了工业设计产品渲染效果图的要求。采用三维建模软件与Keyshot渲染软件结合使用，是实现产品构想的极佳选择。目前Keyshot6版本可以更好、更快的渲染室内光照，新的材质节点连接也将材质调整提升到新的高度，已经可以支持简单材质动画功能，还支持面级别的材质赋予，这将大大提高Keyshot渲染效果图的质量。工业设计专业开设Keyshot渲染软件课程，旨在学生进行产品设计时更真实地表达设计创意。从目前的教学实践结果来看，学生在学习该课程后，工业产品效果图渲染质量有明显提升。设计构想优良表现极大的提高学生学习工业设计计算机课程的兴趣，因此现阶段开设Keyshot渲染软件课程是非常必要和有效的。
参考文献：
[1] 詹迪维. Solidworks机械设计教程2012[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2] 尹勤，魏群. Rhino中NURBS曲线质量控制技术的研究[J].电脑知识与技术，2012（23）：23-29.
[3] 朱丹，郁舒兰，黄琼涛. SolidWorks在家具参数化设计中的应用[J].设计研究，2014（35）：33-38.
[4] 倪勇. Vray渲染器在产品设计表达中的应用[J].数字技术与应用，2011（09）：53-54.
[5] 王贞，赵江洪.基于可信性的汽车造型设计方法研究[J].包装工程，2014，35（8）：30-34.
[6] 段伟. Rhino结合KeyShot在产品设计中的应用[J].数字技术与运用，2012（10）：149.
[7] 郝骏刚，赵娜. Keyshot在机械设计软件中的应用[J].电脑开发与应用，2013（11）：48-50.