在三维设计领域,模型镂空是一项常见且重要的技术,无论是建筑渲染、产品设计还是游戏角色制作,镂空结构都能有效减轻模型负担,增强视觉层次感,同时提升资源使用效率,随着人工智能技术的介入,这一过程的实现方式正在发生显著变化。
传统建模软件中,创建镂空效果通常需要手动操作:设计师通过布尔运算、顶点编辑或纹理贴图等方式实现孔洞、网格或开放式结构,这种方法虽然灵活,但对操作者的技能要求较高,且耗时较长,尤其是面对复杂曲面或大量重复镂空模式时,人工操作的局限性更加明显。

人工智能通过算法辅助,正在重新定义模型镂空的生成方式,具体而言,AI实现镂空主要通过以下几种路径:
一是基于生成对抗网络(GAN)的结构预测,AI可通过学习大量已有镂空模型,自动识别哪些区域适合做镂空、何种镂空形态既符合力学逻辑又具备美学价值,例如在轻量化工业零件设计中,AI能够根据受力模拟数据,自动生成最优的镂空分布方案,既保证结构强度,又最大限度减少材料使用。

二是借助参数化生成设计,用户输入基本约束条件(如承重要求、材质属性、镂空密度等),AI系统通过迭代计算输出多种镂空方案,设计师可从中选择最符合需求的结果,并进一步调整细化,这种方式特别适用于建筑立面、家具设计等需要兼顾功能与形式的领域。
三是通过图像识别与三维重建结合实现镂空生成,AI可分析一张传统花纹图案,自动将其转化为可应用于三维模型表面的镂空结构,并保持拓扑结构的合理性,此类方法在文创产品设计、艺术装置等领域具有较高应用价值。

从工作流程角度看,使用AI完成模型镂空一般包括以下几个阶段:用户提供基础模型及镂空需求描述;AI根据需求进行结构分析与样式生成;输出一个或多个可供选择的镂空模型,用户可在此基础上进行微调。
值得注意的是,AI镂空生成并非完全无需人工干预,优秀的设计师仍需要把握整体风格、判断生成结果是否合理,并对细节进行优化,AI的作用是提供更多可能性、加速创作进程,而非完全取代人类的审美与决策。
已有若干软件平台集成AI辅助镂空功能,如MeshMixer、nTopology 及一些基于云端的AI设计工具,它们通过算法帮助用户快速生成复杂结构,大大降低了操作门槛。
尽管AI在镂空生成方面表现出色,但仍需注意几个关键问题:一是生成结果的拓扑质量,尤其是在需要3D打印或实际生产的模型中,必须保证镂空结构的可制造性;二是风格一致性,AI需准确理解设计意图,避免产生突兀或不协调的镂空样式。
从设计自由度角度看,AI生成镂空的优势在于它能突破传统手工建模的想象边界,创造出人脑难以直接构思的复杂形态,尤其是在生成有机形态、异形孔洞、多尺度结构等方面,AI展现出显著优势。
个人认为,AI辅助模型镂空不仅是一项技术演进,更是一种设计思维的拓展,它将设计师从重复性工作中解放出来,使其更专注于创意与整体构架,随着算法持续优化,AI有望在更多维度支持三维创作,带来更高效、更智能的设计体验。