現代拖拉機外觀裝修裝飾創新設計

李啟光

(電子科技大學中山學院，廣東 中山 528400)

0 引言

農業機械外觀設計是一個具有極大潛力的市場，精美的外觀、鮮艷的色彩可以提高拖拉機設備的市場競爭力。因此，在設計拖拉機過程中，不僅僅應該注重于機械結構的設計優化，也應該注意色彩搭配和環境的協調統一。在進行拖拉機外觀設計時，需要考慮機械設備和自然環境的和諧統一，只有這樣才能設計出更加人性化和智能化的現代拖拉機設備，使拖拉機作業者獲得更加愉快的自動化作業體驗，勞動者獲得更大的成就感。基于數字新媒體技術的3D虛擬場景仿真技術，可以將設計的產品以虛擬現實的方式展示給客戶，一方面可以讓設計者身臨其境地感受裝修裝飾的色彩和圖案等；另一方面可以將設計好的產品展示給客戶，以便于提出修改方案，從而提高設計效率，使設計更加完美。

1 新媒體數字化裝修裝飾的現代拖拉機外觀創新設計

數字化新媒體技術給產品的外觀設計以及裝修裝飾帶來了極大的便利，用戶可以利用數字化虛擬現實技術，對設計的作品進行預覽，結合多媒體技術對產品進行修改，從而提高裝修裝飾和產品外觀設計的效率。在裝修裝飾方面，可以利用數字化建筑漫游技術，采用OpenGL構建裝修裝飾的場景，用戶可以通過鼠標控制各個方位和視角，如圖1所示。

圖1 基于數字化建筑漫游技術的房間裝飾Fig.1 Room decoration based on digital architecture roaming technology

拖拉機設備的外觀和圖案色彩對于拖拉機的使用及調整拖拉機作業者的疲勞感覺具有重要的意義，拖拉機外觀設計可以根據不同的民族文化背景設計個性化的需求圖案，結合現場作業環境，可以將拖拉機圖案設計的綠色歡快感強一些，從而可以平衡勞動者的心理，釋放由高強度勞動產生的壓力，緩解疲憊的感覺，給農業生產作業活動增加一定的樂趣。

圖2表示基于數字化裝修技術的現代拖拉機外觀設計的基本流程。在完成拖拉機產品的初試裝修裝飾工作后，可以采用沿用室內裝修裝飾技術的數字化漫游技術對產品進行多媒體設計效果呈現。通過效果展示，設計者可以整體地把握產品的設計效果，便于產品的進一步修改；在修改完成后，利用數字化多媒體技術再將產品在客戶面前展示，以完成產品的驗收或者進一步修改。

圖2 基于數字化裝修技術的現代拖拉機外觀設計流程Fig.2 The design process of modern tractor based on digital decoration technology

2 基于坐標變換的數字化虛擬外觀裝修裝飾技術

利用坐標變換可以將一個坐標系中的點映射到另一個坐標系中，從而使圖像具有3D動態效果，達到虛擬3D展示的功能。在數字化虛擬外觀裝修裝飾過程中，經常要用到坐標變換方法，常用的坐標變換包括圖像平移、圖像縮放和圖像旋轉，通過一系列的圖像變換，將外觀裝修裝飾效果映射在3D虛擬空間內，便于產品的設計和表達。

圖3表示在空間內對圖像中的像素點進行平移的示意圖。在2D空間內，移動可以沿著X和Y向進行移動，其移動過程可以采用變換矩陣來表示，其表達式為

(1)

其中，tx、ty、tz分別表示平移因子。和圖像平移的原理相同，圖像縮放的原理如圖4所示。

為了統一裝修裝飾設計圖像的效果，需要通過放大和縮放功能，將圖片處理為統一的尺寸，其變換矩陣的表達式為

(2)

其中，tx、ty、tz分別表示平移因子。按照相同的原理可以對圖像進行旋轉，旋轉的原理可以采用左手坐標系方法，將沿Z軸旋轉的角度α定義為傾斜角，沿X軸旋轉的角度定義為β仰視角，沿Y軸旋轉的角度定義為γ偏轉角，如圖5所示。

圖3 圖像平移示意圖Fig.3 The sketch diagram of image translation

圖4 圖像縮放原理示意圖Fig.4 The schematic diagram of image scaling

圖5 旋轉角度示意圖Fig.5 The schematic diagram of rotation angle

根據圖像坐標的旋轉原理，可以通過選擇變換公式得到旋轉后的圖像，圖像的旋轉變換公式表達式為

(3)

其中，m的數值可以用α、β、γ來表示。在進行產品裝修裝飾時，可以使用數字媒體技術提供的紋理貼圖的方法，將紋理映射到產品上，從而達到不同的裝飾效果，其流程如圖6所示。

圖6 外觀裝修裝飾紋理映射Fig.6 The texture mapping of exterior decoration

通過紋理的映射可以將產品的外觀設計效果展示出來，然后將產品放置在虛擬的作業環境中，使其和環境的色彩相協調。在虛擬展示過程中需要調用大量的數據，因此對數據初始化必須有足夠的內部存儲，其初始化流程如圖7所示。通過讀數據的初始化，可以對每一個導入的數據塊進行判斷，以便初始化分區。通過對導入的3D文件進行判斷和規則優化，最后讀取數據，結束后釋放內存，以保證程序的正常運行。

3 基于新媒體虛擬場景的數字化拖拉機外觀裝飾設計

將數字化新媒體技術使用在拖拉機外觀裝飾裝修過程中，不僅可以生動形象地虛擬顯示拖拉機的外觀，還可以將其放置在虛擬環境中，驗證其和作業環境的協調性，首先對3D虛擬場景的一些環境參數進行定義，如表1所示。

圖7 數據初始化流程Fig.7 The data initialization process表1 虛擬環境參數定義表Table 1 The parameter definition Table of virtual environment

對拖拉機的具體作用場景進行定義之后，便可以得到虛擬化的作業場景，包括房屋、田地、農作物、農田和拖拉機等。3D虛擬映射后的場景如圖8所示。

圖8 創設農田虛擬場景Fig.8 Creating a virtual scene of farmland

本次設計的重點是農歷的配色裝飾方案，配色裝飾過程在虛擬場景中可以采用紋理貼圖的方法，紋理貼圖中有各種紋理和顏色方案，其部分紋理和顏色如圖9所示。

圖9 深淺色紋理裝飾虛擬圖示例Fig.9 The examples of palm yellow textured virtual graphics

圖9所示的深淺色的紋理虛擬貼圖示例，可以通過貼圖將顏色配置在拖拉機上，本次以深紅色的配色方案為例，通過貼圖后得到了如圖10所示的虛擬效果。

圖10 拖拉機配色后的虛擬環境Fig.10 The virtual environment after tractor color matching

通過拖拉機配色后，可以將其放置在虛擬的農田場景中。由圖10可以看出：紅色和農田的豐收景象比較協調，滿足設計審美需要，從而驗證了數字化新媒體技術在拖拉機裝修裝飾設計中使用的可行性。

4 結論

隨著數字新媒體技術的發展，數字化設計被使用在更多的領域，本次研究將其使用在拖拉機外觀裝飾設計過程中，并通過虛擬漫游技術，創設了拖拉機產品數字化裝修裝飾的過程的情境。通過數字化配色方案和紋理貼圖的方法，將配色后的拖拉機置于虛擬作業環境中，通過顏色和環境的協調性，驗證了方案的可行性。將數字化新媒體技術使用在產品的外觀設計上具有非常廣闊的應用前景，其沉浸感、交互性與實時性的綜合效果會給產品設計者帶來全新的設計感受，會給客戶帶來產品設計效果虛擬情境的全新體驗，從而給產品的設計和修改提供了極大的便利，提高了產品外觀裝飾設計的效率。