提起宜家,除了简约、清新、实用的“宜家风格”和连续发行 70 年的宜家《家居指南》,你一定还想到了“平板包装”以及它那声名斐然的(家具)组装手册吧?

宜家的每一本组装手册都由插图组成,几乎没有任何说明性文字。一些尺寸较小的零配件,甚至是按照实际尺寸(1:1)绘制的。

有新入坑的网友在组装家具时,正在为两个小零件发愁:它们长得太像了,真分不清谁是谁!一个不小心,小零件掉在了手册上。他方才发现,原来直接把东西放上去比一比就知道了!

宜家组装手册中的小零件
宜家组装手册中的小零件

别具一格的手册风格,不仅为宜家圈粉无数,还衍生出了不少好看又好玩的“周边产品”。比如,使用小游戏帮你排解寂寞无聊的《居家指南》,简易料理系列食谱《烹调这张纸》……

能把枯燥呆板的产品手册玩成这样,也是没谁了!对宜家的细致入微、脑洞大开顶礼膜拜之余,很多小伙伴特想知道这些手册到底是怎样做出来的,却怎么也搜不到详细的科普资料。

其实,圈儿内人管宜家组装手册中的插图叫做技术插图。技术插图的制作原理和相关软件虽然都已经很成熟,但专门讲解技术插图的书籍或正式出版物却凤毛麟角。所以,难以搜到就不足为奇了!

俗话说,眼见工夫,易学难精。虽然要将手册做到宜家的水平的确不易,但它里面的技术插图也并非基于多少高深莫测的原理或理论。本文将由浅入深、一步步地用插图说插图,慢慢地撩开这层神秘的面纱。

中心投影

使用手机、相机拍照或录制视频时,你肯定看到过这样一幕:长长的、笔直的道路越来越远,越来越窄,最终交汇成远方的一个点。

照片中的“近大远小”现象
照片中的“近大远小”现象

近大远小,是三维 (3D) 物体投影在二维画面 (平面) 上时发生的现象。古代的画家和工程师们早就发现了这一规律,并研究总结了绘制立体效果图的完整理论和技法 —— 透视学。

基于透视学原理绘制出的图画,叫做透视图。透视图与我们的眼睛看到的真实物体或景象非常接近,也就是逼真。

在建筑设计、景观设计和室内设计等领域里,设计师经常使用透视图向客户直观地展示自己的设计理念和设计效果。

透视图:室内设计图
透视图:室内设计图

在画法几何或建筑制图中,透视图被叫做中心投影。假设一个点光源照射在物体上,将物体的轮廓线和边角线全部投影在一个虚拟的投影面上,所得的图形就是中心投影。

中心投影

中心投影(透视图)的最大优点是十分逼真,就像我们的眼睛处于点光源的位置时亲眼看到,或者将手机或相机放在点光源的位置时拍出的照片一样。

但绘制中心投影是一项难度很大的工作。它不能直接使用物体的实际测量尺寸或图纸上标注的尺寸,而且还会随着物体的位置变化而变化。这也就意味着,只要物体的位置发生变化,就必须重画一遍,不能简单的移动或复制一下就完事了。

正是因为这一点,技术插图中很少使用中心投影。中心投影更适合用于对产品进行市场宣传的资料中,也经常用作手册的封面图片。

平行投影

如果将中心投影中的点光源放在一个无限远的地方,照射到物体上的光线就变成了平行光(比如太阳光),这时在投影面上获得的图形叫做平行投影

平行投影

与中心投影不同的是,平行投影可以很好地反映物体的实际形状和大小,没有“近大远小”现象。

比如,平行线(在同一投影面上)的平行投影一定还是平行线(平行性),而且它们之间的长度比例也不会改变(定比性);图形的平行投影要么是它的实际形状,要么就是与它的实际形状相仿的图形(仿形性)。

当平行光的光线垂直于投影面时,投影面上获得的图形叫做正投影。在正投影中,当线段或图形平行于投影面时,它们的平行投影就是它们的实际形状和实际大小。

正投影的这一特点,让它在各种工程制图中得到广泛应用。其中,最常见的当属产品图纸上的正视图、俯视图和侧视图(三面投影图)。

正投影:三面投影图

但它的不足之处也显而易见,没有立体感,不好读懂。对于形状复杂的物体(产品),需要一定的读图能力才看得懂,读图的过程也很烧脑。

所以,正投影一般出现在产品手册的附录里,大多是以产品图纸的形式出现。偶尔需要展现产品某个局部的实际形状或者某个位置的实际尺寸,也会使用正投影作为正文中的技术插图。

轴测投影

假设将物体放在一个三维坐标系中,使用与任何一个坐标平面都不平行的平行光对物体进行投影,在投影面上获得的图形叫做轴测投影(也叫轴测图)。

轴测投影 XYZ

轴测投影具有立体感,可以同时看到物体的正面、侧面和顶部,能很好的展示物体的空间特性。轴测投影属于平行投影,具备平行投影的所有优点(平行性、定比性和仿形性等)。

轴测投影没有“近大远小”现象,不会随着物体的位置变化而变化。也就是说,物体的轴测投影易于重复利用,有助于提高绘图效率。

它原本只是工程制图中的辅助图样,用来帮助工程师们看产品图纸上的正投影的。没想到,它的这些特点完美契合了产品文档对内容的需求 —— 简单易懂、复用性好,因此被广泛用作技术插图。

用作技术插图的轴测投影,主要是指正轴测投影。正轴测投影是一种正投影,平行光的光线垂直于投影面时所得的投影。

正轴测投影又分为正等轴测投影、正二等轴测投影和正三轴测投影。其中,正等轴测投影是技术插图中最流行的画法。

正等轴测投影-

正等轴测投影(简称正等测)是指,当平行光的光线方向与三个坐标平面均呈 45° 夹角(即正方体的对角线方向)时在投影面上获得的正投影。

在正等测中,任意两个坐标轴之间的夹角都是 120°。由于物体在每个坐标轴方向上的变形程度(轴向伸缩系数)相同,只要旋转一下图形就可以获得物体在不同朝向上的正等测。

轴向伸缩系数是衡量物体的轴测投影在各个坐标轴方向上的变形程度的物理量。比如,在正等测中 X 轴、Y 轴和 Z 轴的轴向伸缩系数均为 0.82。也就是说,如果一个立方体的实际边长为 1,那么它在正等测中的边长应该是 0.82。

但在绘制轴测投影时,一般只需要保证物体的尺寸在各个方向上维持正确的比例关系即可,不需要严格按照投影的实际尺寸绘制。所以,如果一个正方体的实际边长为 1,绘制正等测时一般也将它的边长画为 1 。也就是说,绘制出的正等测比实际的投影要大那么一圈儿。

旋转正等测
旋转正等测

正二等轴测投影(简称正二测)是指,物体的轴测投影只在两个坐标轴方向上的变形程度(轴向伸缩系数)相同,另一个坐标轴方向上的变形程度与其它两个不同。

正二测-

正三轴测投影(简称正三测)是指,物体的轴测投影在三个坐标轴方向上的变形程度(轴向伸缩系数)各不相同。

正三测

正等测是技术插图中最常用的画法。如果需要重点展示某一个或两个平面时,也会用到正二测和正三测。

在宜家组装手册中,很多家具需要重点展示正面,一些扁长型的零件则需要展示上表面或侧面,所以手册里使用了大量的正三测。

而手册里那些按实际大小绘制的小零件,实际上就是至少一个坐标轴按照 1:1 比例绘制的轴测投影(正等测、正二测或正三测)。

宜家组装手册中的轴测投影
宜家组装手册中的轴测投影

绘图软件

制作具有 3D 效果的技术插图,使用传统手法一般需要两个步骤:

  1. 用 Creo 或 SOLIDWORKS 等 3D 软件制作并输出草图。比如,特定视角的视图或爆炸图等。
  2. 用绘图软件(如Adobe Illustrator)对插图进行精修。比如,设置线型、添加标注、布局设计等。

如此以来,要么需要专业技术人员(机械工程师、结构工程师等)投入大量的时间和精力,要么需要授权插图制作人员(比如技术插图工程师、技术文档工程师等)访问(也有可能意外修改)产品设计文件或产品图纸。而且,技术插图的更新和维护工作也异常繁琐。

所以,以前制作宜家风格的组装手册不仅费时费力,而且难以维护。虽然用户很喜欢这种风格,但高昂的成本还是劝退了很多企业。

但今时不同往日,一些专门制作技术插图的软件正在逐渐普及。这些软件不仅可以直接从 3D 模型文件和 CAD 文件中导入数据,生成爆炸图和特定方向的视图,添加标注,还可以与这些源文件保持关联以便日后实时更新。

最为神奇的是,有的软件还能从零开始手绘具有 3D 效果的正等测,仅仅通过拖拽、复制粘贴或旋转等简单操作就可以实现对现有零件图形的重复利用。

一个回转体正等测的绘制过程
一个回转体正等测的绘制过程

在实际工作中,没有 3D 模型或者 3D 模型不完整(缺少一些小零件)的情况非常常见。这种便捷的手绘功能,相当于解决了技术插图的“最后一公里”问题。

目前,常见的技术插图软件有 Arbortext IsoDrawSOLIDWORKS Composer 和 XVL Studio 等。其中,Arbortext IsoDraw 具有上文提到的手绘功能。软件的相关教程或用户手册如下:

XVL Studio 有两个版本: XVL Studio 3D CAD Corel EditionXVL Studio Corel Edition (Lattice3D Studio)。它们都只提供部分 YouTube 视频教程。

参考资料

  1. 马连弟, 刘运符. 透视学原理. 吉林美术出版社, 2006: 3.
  2. 何斌, 陈锦昌等. 建筑制图: 第七版. 北京: 高等教育出版社, 2014.
  3. Bettina Giemsa (PTC). Technical Illustration in the 21st Century: A Primer for Today’s Professionals.
  4. Unknown. Axonometric projection.