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前兩天參加一項由Design Representation研究實驗室策劃的一個為期兩天的講座,第二天介紹到米蘭理工大學設計學院的虛擬原型及逆向工程實驗室 (Virtual Prototyping & Reverse Modeling Lab, VPRML),裡面有不少實體與數位模型轉換相關設備技術,足堪台灣學校借鏡。

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虛擬原型指的就是3D電腦模型,透過擬真效果在電腦空間中呈現,使設計成果能在付諸實做之前得到更多視覺上的驗證。由於義大利有歴史悠久的汽車工業,因此汽車設計自然也是這個實驗室創建的目的之一。而汽車具有相當體積,在設計過程中需要被呈現的方式自然廻異於一般產品。

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這個實驗室也兼具工業設計系的電腦教室功能,從上圖投影中可以看到每一組電腦使用19吋CRT螢幕和一個Wacom4X5的繪圖板,台灣大部分學校使用的設備都比這個好,我自已學校的CAID教室的近60台電腦早就汰換成21吋Wacom Cintiq液晶感壓螢幕,但值得注意的是這裡每組電腦都配一隻3D眼鏡,充分表現虛擬原型呈現的企圖心。左邊人影是工業設計系主任Brevi教授。

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上圖介紹到實驗室的全尺寸3D背投影螢幕,可以用來進行車輛設計的呈現和檢討。

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實驗室可以進行實體縮尺模型以3D掃瞄技術使其數位化,如上圖,再重新以3D立體視覺化模型呈現出來。這個計劃是與Alfa Romeo合作,開發一台雙門跑車,下圖是對一台1:5比例的雙門敞蓬跑車ABS模型進行掃瞄。

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接下來介紹到的光學式攝影掃瞄儀,如上圖,利用單機即可對縮尺比例模型進行立體掃瞄,設備是由日商Minolta製造,以SCSI界面傳輸,應該不是很先進的機種,但掃瞄效果不錯。掃瞄時會有紅線投影到模型上,顯示掃瞄區域。

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在電腦螢幕上可以看到掃瞄結果,光學式的缺點之一就是陰影或光線無法到達的區域或死角無法被掃瞄到,因此可以看到破面處,需要進行第二次不同角度的掃瞄才能補全細節。其實台灣巳經有廠商代理更先進的多視角或動態光學掃瞄儀,掃瞄一次即可。

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另外一種龍門式雷射掃瞄儀實機由於放在角落不好拍,所以上圖我用投影片來代替,機器如圖左側。是一台軌道式的雙眼掃瞄儀,有兩個鏡頭,像列表機一樣移動,取得寛度有限的帶狀掃瞄資料。

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上圖是實驗室陳列了一些學生運用逆向掃瞄技術案例的展板,運用領域闊及建築、船舶、產品、雕塑設計,因此這個實驗並不專屬工業設計系,涉及相關技術的課程都能運用,汽車設計課程連結 http://www.carbodydesign.com/2011/03/politecnico-di-milano-master-in-transportation-design-2011-2012/

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上圖就是全景式背投影3D螢幕,有兩台背投影機在後方機房,因此設置場地需要更大,下圖是背投影機只開一邊的狀況。所以這個螢幕是半透明的,全寬我忘了,但大約是兩台投影機的投影範圍。螢幕上方還有三台感測儀,應該用來偵測WII之類的操作狀置。

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該螢幕所使用的3D眼鏡,效果還不錯。下圖是巳經經過處理的3D車輛模型,可以對模型進行場景、色彩或配件的編輯。

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下圖不是我手震,而是以3D呈現的影像,由於相機沒有透過3D眼鏡,因此拍到是的疊影訊號。至於效果如何?大致跟我們去看3D電影沒什麼兩樣,就車輛這種大尺寸產品的設計來說,是相當有幫助的。沒想到這種巳經在電影院很普及的技術,在實驗研究單位仍然很少見。

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台灣雖然缺乏汽車開發產業,相關設計就業市場有限,架設這樣實驗室的用意變得有限,但是對於機車、自行車、大型家電設計開發來說,3D投影技術仍有相當作用,而台灣學校並沒有設備取得的問題,空間則視各校資源而定。在米蘭理工學習一年多,也曾參訪過大陸重點大學設計科系,我發現硬體巳經不構成東西方學校之間的落差,米蘭理工甚至沒有經費進行太大規模的設備汰換,因此台灣以及中國設計院校的資金硬體空間資源並不輸於西方學校,除卻產業環境及就業腹地等不可力抗因素外,教學執行經驗和經營理念才是我所看到的差距。

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