亞東技術學院教師產學研究計畫成果報告
計畫名稱：
Alias StudioTools E 化訓練課程規劃
計劃編號: 96-5-07-001 執行期間: 96 年 08 月 01 日至 97 年 07 月 31 日 計畫主持人: 閆嬰紅 單位名稱: 工商業設計系 中文摘要 本系的電腦輔助教學課程在深度 與廣度上頗受各界好評，他校相關科 系的學員與業者工程師經常透過電子 郵件或其他管道想要瞭解本系電腦輔 助課程的上課內容。 於是本系與大塚資訊合作建立教 學與課程規劃系統，俾使電腦輔助教 學內容更具學習成效。本專案擬建立 網站與DVD 型式的教學系統，讓學員 可以更快速且方便的學習，讓大塚資 訊在教育訓練上達到預期的成果。 一、 計畫目的 隨著網路資訊的開展，各種知識 被包裹成不同類型的形式銷售，在21 世紀最響亮的名詞莫過於『知識經 濟』。『知識經濟』迴異於傳統經濟的 地方在於它並不是一種以物易物的 交換行為，而是數位複製的觀念，於 是無論複製量的大小，均無損於知識 經濟的供給方，而知識供給者卻掌握 著關鍵的技術而能再一次產生新的 知識，和『第五項修練』中的『正向 循環』的現象不謀而合。 知識經濟的力量在大前言一所 著的『M 型社會』中更赤裸的展現， 強大的一方將知識延伸到生活的各 個層面，並提升生活品質與獲利，我 們可以從微軟（Microsoft）的 Vista 作業系統的行銷看出，同樣一套的知 識商品，可以因時因地而大幅更動它 的定價。實際上，它的價格之所有具 有彈性是因為它屬於知識經濟的一 環，一種不屬於交換行為的產物，它 真實價格取決於這種知識影響的範 圍有多廣，你越離不開它的知識範 疇，它就越有價值。 本系的電腦輔助課程上課的深度與 廣度為學界所推崇，別校相關科系的 學員經常透過電子郵件或其他管道 想要瞭解本系電腦輔助課程的上課 內容。而在業界的相關產業的工程師 也經常詢問這方面的問題，所以，我 們覺得有義務將優秀的作品整理起 來製作成教學光碟，提升本系在業界 與學界的地位，也能幫助學員學習到 更好的電腦技巧。 二、計畫內容 2-1 軟體簡述 StudioTools 是一套相當專業的工 程設計與動畫模擬的軟體，由加拿大 Alias|Wavefront 公司製造發行。早期， 該軟體必須在高效能的電腦才能執 行，例如SGI 的系列電腦。而在個人 電腦的執行效能逐漸提昇的狀態下， 在StudioTools8.5 也正式發行 NT 版 本，讓StudioTools 軟體跨越另一個新 的紀元。StudioTools 軟體在工業設計、動 畫、雕塑、室內設計、建築設計等領 域上，居於領導地位已經十餘年了， 在這期間StudioTools 軟體經過許多大 的變革，例如線性的改變，從B-spline 到目前的NURBS（Non-uniform rational B-spline）；介面的改變，從文 字介面變成圖示介面…等，都是為了 讓該軟體不在激烈競爭中喪失優勢。 在這段期間，只要StudioTools 增加新 功能時，均會在Hollywood 發表的新 片中震撼大眾的視覺感官，這些特效 都是因為該軟體設計小組在幕後日夜 不停的努力，造就軟體在市場上的不 可取代性。 在工程設計上，它擅長表達概念 階段的造型設計，讓設計者能夠快速 地將的構想草圖，以擬真的影像清楚 呈現在眼前。另外，StudioTools 是一 套曲面模型（Surface Model）為基礎的 軟體，使用者在建構的過程中，不必 受限於傳統實體模型（Solid Model） 在參考面設定與拘束條件（Constraint） 的限制下繪製模型，讓使用者的創意 造形隨者意念走，輕鬆地以電腦模型 發揮出個人創意來。在過去應用 StudioTools 軟體開發產品的案例很 多，如Apple 的筆記型電腦、Sony 的 隨身聽、福斯的汽車設計等…，而在 國外以造形聞名的美國Art Center（藝 術學院），更以StudioTools 作為發揮創 意的標準工具呢！ 在動畫模擬上，也有很多的優秀 作品，例如電影上的無底洞、魔鬼終 結者、侏儸紀公園、玩具總動員以及 最近的蟲蟲危機等，均為代表作品。 以往，StudioTools 軟體僅能在 SGI （Silicon Graphics）這類工作站 （Workstation）等級的硬體上執行，主 要是該硬體在效能上可以完全發揮軟 體功能。近年來，個人電腦（Personal Computer，PC）的整體運算能力呈幾 何級數增加，各種硬體效能逐漸符合 StudioTools 軟體的要求，所有從 StudioTools 8.5 版之後，也開發出在個 人電腦上執行的程式，讓廣大的消費 者可以在熟悉的作業系統上執行超高 功能的應用軟體。 目前為止，StudioTools 已經更新 到2009 版，其所包含的指令更加充 實。正由於該軟體功能之強大，在每 次開啟指令時，繁多的子選項功能『嚇 跑』了使用者，讓許多有志之士望軟 體興嘆，且所有指令與說明均以英文 顯示，讓本土之士有看沒有懂，更遑 論原廠編撰的數千頁的說明，所以， 為了讓各行各業的人士能夠無礙的操 作這套軟體，特編撰該教案。教案內 容主要參酌原操作手冊精要及個人數 年來的心得，將每個指令詳細說明， 並盡量以圖說方式表達，期望作為初 學者進入電腦繪圖的敲門磚與熟手的 參考工具，以增加自身繪圖功力。 由於StudioTools 軟體可快速、精 細地將設計概念呈現出來，所以在操 作設計上，也盡量的化繁為簡，讓使 用者可以循序漸進的使用及駕馭它。 圖1 軟體適用的行業別
2-2 模型建構分析 在工業設計的領域中，建立模型 以作為判斷造型美觀與否至為重要。 在高度競爭的時代中，設計者不僅必 須在產品功能上要力求革新之外，在 外觀的設計上亦必須符合當代的潮 流。從日本戰後強調設計的經驗來 看，將設計與機能結合的模式，的確 能夠快速提昇產品在市場上的附加價 值，在產品成本不憎機的情形下，讓 產品的邊際效益提高，而這正是我們 在面臨產業轉型的重要的利器。 實際上，有許多建模工具能夠快 速建立潛藏在設計者腦海中的影像， 協助設計者以立體模型與其他單位人 員進行溝通，並根據溝通的結果進行 修正，產品一些待選的方案，產生市 場調查所需要的視覺影像，讓調查的 結果更為正確。這類工具大多是以曲 面模型架構軟體為主，由於曲面軟體 具有快速著色及精確算圖的能力，在 設計的前後階段均能夠扮演積極輔助 的角色。在此將程序簡單區分為『概 念階段』及『細部階段』兩個層面來 討論。 z 概念階段 設計是一種合作的妥協。在設計 部門中所有參與的設計師均扮演著某 種理想色彩的把關者。在時間的壓力 下，大家根據產品開發的設計目標與 規範，竭盡所能地提出不同的意見， 在眾人的批判爭論中，產品雛形約略 成形。在該階段中，產品外觀大幅改 變是在所難免，即時地反應設計師們 的意見，將能夠避免往後不斷重複性 地討論，基於這類理念，軟體設計工 具應該能夠支援互動式的模型建構、 著色與動態模擬，始能滿足設計作業 上的基本需求，茲。 細部階段 產品開發所牽涉的專業，根據開 發產品的類別而有不同。但大體而 言，均會與機構、電子、行銷、財物… 等部門有關，所以跨部門的整合會議 自然成為產品是否順利量產的重要指 標。在會議中完整展現設計的創意與 巧思，並且能夠提出多個待選方案， 讓各部門參與者集思廣益，從不同的 角度與觀點提出改良建議。所以設計 工具必須具備有清楚展現產品造型細 節的能力。 兩階段的建模類別的目的與所需 指令的項目，請參閱表1 所示。 表1 兩階段建模類別的目的與指令 內容 層面 目的 指令 概念 階段 著重在設計部 門內部的造型 檢討，修正原始 的概念，讓造型 趨近於公司所 訂定的設計目 標與設計規範。 基本幾何物件 (Primitive) 基本建模工具 (Basic Modeling Tools) 著色(Shading) 細部 階段 著重在跨部門 間的整體檢 討，根據設計部 門所提出的替 選方案，各部門 依專業領域提 出個別不同的 建議，或作為先 期市調的參考。 進階建模工具 (Advance Modeling Tools) 精細著色-光跡 法(Raytrace)
我們將以設計個人數位助理 （personal digital assistant, PDA）的電 子設備為例，並模擬產品開發的場 景，來解釋如何使用設計工具作為輔 助設計溝通的利器。 z 概念階段 (1). 設計師藉著基本建模工具，以簡 易色塊來模擬PDA 的相關概念。 (2). 設計師移動色塊，提出各種不同 的配置意見。 (3). 除配置意見之外，各功能鍵的造 型亦可從資料庫中置入。 (4). 經過設計師討論後，篩選出數款 替選方案。 z 細部階段 (1). 將替選方案應用高階建模工具， 進行光跡法精密算圖。 (2). 機構部門擔心內部配置的空間。 (3). 電子部門需要電路板的置放空間 (4). 行銷部門需要替選產品精細描 繪，進行市場調查的研究。 從上述的模擬案例中，我們可以 發現如何有效地應用電腦輔助工業設 計的工具，來作為在設計過程中的溝 通利器，讓參與者能在視覺化的互動 過程中，提出具有建設性的改良建 議。再者，各部門人員透過這種互動 歷程之後，能降低參與者在認知評估 上的最小差距，減少可能錯誤的情事 發生。由於可以快速地透過電腦輔助 工具直接產生視覺影像，也將對縮短 設計流程具有實質上的助益。 2-3 課程規劃 本數位課程是採用案例編排方 式，帶領學員進入Alias StudoTools 的 軟體世界中，各案例均依難易程度， 循序且重複地應用指令，以達熟練程 度。 在課程學習前均會公布「課程大 綱」，讓參與課程的學員瞭解該課程教 學內容、學習進度與評分重點，以俾 規劃自己的學期進度。 請該門課程的學員，為兩天的基 礎課，逕行下載課程內容閱覽或是透 過相關書籍瞭解該課程的重點。本課 程共分為7 課，預計需要 16 週的時間 完成。 在學習過程中如有任何問題時， 尚提供『支援論壇』尋求其它網友的 支援，來解決您的問題。 所有課程規劃區分為兩個部分， 分別為網路版的教學課程以及DVD 版 的自習課程。 2-4 網路版課程內容 基於網路學習的興起，我們特別 規劃出網路學習的課程，透過這種遠 距的教學方式，學員可以在上課前後 均能夠複習所學的內容，依「精孰理 論」的架構反覆練習，講求指令的熟 悉為主，首頁畫面請參閱圖2 所示。 圖2 網路版首頁畫面 在課程規劃方面，基礎教育訓練
的課程以兩天16 小時為準，每件案例 均需達成基本的教學目標，其詳細敘 述如下所列： Light z 檯燈 目的：相機參數應用技巧 Array duplicate(polar) 課程名稱：Alias 基礎班 Surface edit Æ project / trim
divide 第一天
（課程重點：基礎的案例模型與彩像） Camera editor Æ Angle of view (AOV) / Focal length z 高腳杯繪製
目的：製作具有厚度的杯子與透 明質感模擬
z 動畫設計與轉檔
目的：建立動畫應用觀念 Basic concept Æ Turntable /
Global animaton / Local animation
Surface Æ revolve / skin Object edit Æ offset Render Æ transparency /
surface mapping Render Æ Global .. File Æ Save as z 方杯繪製 目的：曲線應用與投影 2-5 DVD 版課程內容 Curve Æ arc 在指令熟練之後，必須學習指令 的搭配運用，透過實際案例繪製的步 驟，可以協助學員在指令整合運用上 的挹注。
Surface Æ boundary / blend Surface edit Æ project / trim z 壺具組繪製
目的：曲面應用與投影
這類DVD 的內容可以協助學員在 3C 家電的模型繪製上得到更進階的建 構方式。
Surface Æ extrude / skin Surface edit Æ intersect / trim Render Æ image plane
該DVD 包含 10 件商品的繪製， 每件商品均以完整的語音內容循序漸 進的引導學員完成作品，其首頁畫面 如圖3 所示。 z 花朵繪製 目的：面對複雜曲面的分件技巧 Surface edit Æ intersect / trim Delete Æ del construction
history Layer 第二天 （課程重點：基礎模型、彩像與動畫 的技巧） z 音箱 目的：學習使用取消裁剪（Untrim） 與打光的技巧 圖3 DVD 版的首頁畫面 Shader Æ Flannelet
