在Qt Design Studio中使用3D图形及视觉效果

本文翻译自：Working with 3D graphics and visual effects in Qt Design Studio

原文作者：Qt公司产品营销经理 Matteo Capelletti

校审：Haipeng Yu

为了打造宜人的汽车体验，设计师需要先进的工具，以最少的时间和精力创建出色的图形用户界面。Qt Design Studio包含所有资源，可以轻松创建令人惊叹的UI应用程序，包括最先进的3D图形，并可在任意嵌入式系统上以最佳性能运行。

现代车内体验越来越倾向于使用3D图形来增强车内体验。环绕视图显示器、停车助手和抬头显示导航（HUD）系统就是几类重度依赖3D图形的应用程序。这些高级驾驶辅助系统（ADAS）正变得越来越普遍，因为它们通过实时环境中汽车的真实渲染，广泛扩展了驾驶员的态势感知能力。在所有这些情况下，所谓的“数字镜像”已经成为一种流行的方式，通过先进的3D图形将车辆的状态和性能在车内可视化。

我们来看看这些出色的3D图形是如何成为驱动现代汽车数字座舱UI应用程序一部分的。

3D增强HUD导航系统

3D设计及UI创建

首先，3D模型是在3D内容创建工具中创建的，如Blender、Maya或3ds Max。3D汽车模型能够渲染灯光启闭、车门开关等动画。借助目前最先进的图形工具和能力，这种3D图像的质量可以达到以假乱真的水平，以至于用户很难将它们与真实物体的高分辨率图片或视频区分开来。

但就其本身而言，这样的3D设计只是图像，而为了推动更有意义的车内体验，它们应该成为UI应用程序的一部分，其行为与其他功能、服务和连接视觉与现实的传感器相关联。这就是Qt Design Studio能够做到的事情。

在Qt Design Studio中，3D模型的每个组件都可以连接到来自汽车传感器的数据。通过这种方式，当真正的汽车的车灯打开时，汽车UI中的3D模型的灯就会打开，同样，门也会随之打开和关闭。出现在UI中的3D模型的行为现在与真实汽车的功能相连接。在更复杂的ADAS应用程序中，我们看到道路上的3D汽车模型与其他3D渲染的汽车以及周围可能的行人，以反映汽车实际情况的3D表现形式出现。

Outrun ADAS场景

通过数据绑定，Qt Design Studio实现了设计与现实世界的连接。在这里，通过来自设计的视觉效果和来自汽车传感器的数据，UI应用程序变得栩栩如生。

设计与开发

当在Qt Design Studio中导入3D图形资源时，没有任何细节丢失，设计保持完整，看起来与在3D内容创建工具中完全相同。

Technical Artist能够利用Qt Design Studio中所有的工具，通过添加状态、过渡和属性绑定将视觉内容（设计、预置控件、纹理、光线）转换为真正的UI应用程序。

所有这些操作都可以通过单击并将属性拖放到模型上直观地实现，而不需要编写任何代码。同时，在Qt Design Studio中创建的UI会自动转换为QML代码。在任何时候，用户都可以自由选择是在图形化更改UI还是编辑代码。这两种表现形式是实时同步的，因此对其中一种表现形式的任何更改都会立即反映到另一个当中。这种调动代码的能力为后端开发者铺平了道路，他们可以使用与设计师相同的工具来处理UI的其他方面，如数据集成和测试。

让设计师和开发者能够在同一个工具上一同协作，不仅能够确保从原型设计到部署都能保留UI引人注目的外观，而且还确保了用户体验在后端得到了优化，并符合UX设计师最初的计划。

打造惊鸿一瞥的亮点

强大的3D图形在汽车应用中存在丰富而重要的用例，并增加汽车品牌的声望。Qt Design Studio为基于物理的渲染（PBR）提供了完全支持，以与标准材料模型完全兼容。遵循PBR标准大幅简化了导入3D资源的任务，因为它确保了模型在Qt Design Studio中的外观与在内容创建工具中的完全相同，而不需要为不同的表面类型创建自定义着色器。PBR还支持访问在线可用的数千个3D模型，它们可以根据UI应用程序的需求使用和定制。但Qt Design Studio所能做的远不止于此。

光、阴影和反射对于创建逼真的3D场景是必不可少的。Qt Design Studio提供了几种类型的光，包括带有HDR地图的IBL，用于超现实主义的渲染。此外，Global Illumination支持模型间接光照，使场景更加真实。

后期处理效果为3D模型和场景添上了点睛一笔。Qt Design Studio目前有21个后期处理效果可供选择，未来还计划发布更多。模糊，景深，抗锯齿，色调映射只是一些现成的效果（3D效果 | Qt Design Studio手册3.8.0）。后期处理效果可以很容易地通过拖放来添加，使3D场景更具沉浸感，并为完整的UI添加电影化的风格。

最后，粒子效果非常适合创建引人注目的动画，模拟汽车内外的流体和空气流动。粒子可以用于包括变形、火花、灰尘和烟雾在内的令人惊叹的动画。另外对驾驶可能产生不利影响的外部天气条件，如雨、风或雪，也可以通过粒子效果有效地表现出来。

Qt Design Studio为在嵌入式环境中创建粒子效果进行了优化，在该环境中处理能力可能受到限制，就像在汽车中使用的设备一样。

Outrun演示中车内通风的粒子效果建模

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