虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)

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虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)范文第1篇

（1）工業(yè)設(shè)計專業(yè)需要綜合多方面的知識技能，注重創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在知識技能層面，虛擬現(xiàn)實的想象性、交互性、沉浸性特征，可讓學(xué)生在浩瀚的虛擬世界漫游，并與虛擬環(huán)境內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行交互，這種強烈的身臨其境的體驗突破了傳統(tǒng)知識灌輸式的教學(xué)方式，向啟發(fā)式、引導(dǎo)式教學(xué)過渡，并能營造有趣的學(xué)習(xí)情境。在教育主體層面，能夠激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動機，提高知識獲取效率，同時還能擴(kuò)展學(xué)生的視野、開拓學(xué)生的思維，激發(fā)無限的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。但是，目前絕大多數(shù)高校虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程仍采用以數(shù)字化建模為主的桌面式虛擬現(xiàn)實教學(xué)，依靠鼠標(biāo)、鍵盤、顯示屏與產(chǎn)品進(jìn)行互動，無視覺封鎖、無聽覺觸覺反饋使得沉浸感極差，想象性與交互性也大打折扣。因此，突破桌面式虛擬現(xiàn)實教學(xué)，探索研究立體顯示、沉浸式虛擬現(xiàn)實的實現(xiàn)，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程教學(xué)改革的要點。

（2）對工業(yè)設(shè)計專業(yè)而言，產(chǎn)品設(shè)計評價是不可或缺的環(huán)節(jié)。工業(yè)設(shè)計作為科技與文化的融合體，在信息化浪潮的推動下發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，信息產(chǎn)品設(shè)計需求迅速增長，對工業(yè)設(shè)計知識更新提出了更高要求，尤其是計算機輔助設(shè)計技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)[2]。因此，對于蜂擁而至的信息產(chǎn)品，用戶要通過人機界面同產(chǎn)品進(jìn)行信息互換，在信息化時代，交互展示成為產(chǎn)品評價的必然表達(dá)手段。傳統(tǒng)的產(chǎn)品實體展示存在著耗費人力物力、制作過程較長、產(chǎn)品交互性差等弊端。而虛擬展示，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬逼真的三維環(huán)境，同時封鎖視覺，讓用戶有聽覺和觸覺反饋，讓用戶身臨其境的與產(chǎn)品互動時又能沉浸于富有趣味的交互情感體驗中。此外，虛擬展示還具備的極大優(yōu)勢是其交互手段可以以移動互聯(lián)網(wǎng)為傳播方式。因此，在數(shù)字化建模的基礎(chǔ)上，構(gòu)建產(chǎn)品虛擬環(huán)境、實現(xiàn)產(chǎn)品動態(tài)仿真和交互控制，也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程教學(xué)改革的要點。

2虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程體系構(gòu)建

如何開展好虛擬現(xiàn)實技術(shù)這門課程，需要不斷探討與反思總結(jié)。針對上述的虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)改革的2個要點，提出了有關(guān)虛擬現(xiàn)實課程體系建設(shè)的思考：通過實踐推動課程展開，整個教學(xué)活動過程由一系列由易漸難的校企項目支撐，在學(xué)生基本掌握課程內(nèi)容后，由學(xué)生自由選擇項目，分組合作完成一個項目，達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)束課程學(xué)習(xí)。課程具體展開分為5個部分：虛擬現(xiàn)實理論、虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備、人機交互界面、虛擬現(xiàn)實開發(fā)、項目實踐。其中虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備和虛擬現(xiàn)實開發(fā)兩部分是課程體系構(gòu)建的重心。

2.1虛擬現(xiàn)實理論

讓學(xué)生了解虛擬現(xiàn)實技術(shù)的背景、概念、特點和應(yīng)用及發(fā)展情況，展示虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用情況，并播放優(yōu)秀設(shè)計作品，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動機的同時為接下來教學(xué)內(nèi)容的展開做好鋪墊。

2.2虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備

硬件設(shè)備包括數(shù)字建模設(shè)備，如3D掃描儀等；三維視覺顯示設(shè)備，如3D展示系統(tǒng)、大型投影系統(tǒng)、頭戴式立體顯示器等；聲音設(shè)備，如三維的聲音系統(tǒng)以及非傳統(tǒng)意義的立體聲；以及交互設(shè)備，如位置追蹤儀、數(shù)據(jù)手套、3D輸入設(shè)備、動作捕捉設(shè)備、眼動儀、力反饋設(shè)備等。在硬件設(shè)備配備方面，多數(shù)的學(xué)校因教學(xué)經(jīng)費原因，難以支持購買大型虛擬現(xiàn)實設(shè)備，如動作捕捉儀和洞穴式顯示器等。但隨著科技進(jìn)步，以Google在2014年的I/O大會上推出的Googlecardboard為代表的廉價虛擬現(xiàn)實眼鏡，為沉浸式虛擬現(xiàn)實在高校教學(xué)中的推廣應(yīng)用奠定了基石。SamsunggearVR、Googlecardboard和暴風(fēng)魔鏡都是用眼鏡封鎖用戶視覺，以避免外界環(huán)境干擾，并利用智能手機作為顯示器，通過透鏡將屏幕畫面成像在人眼3米之外，在不影響視力的情況下使用戶視覺沉浸。如SamsunggearVR還提供了加速計和陀螺儀來跟蹤頭部運動，暴風(fēng)魔鏡提供了控制手柄，滿足了追蹤用戶動態(tài)，與虛擬環(huán)境進(jìn)行簡單交互的要求。因此，在廉價虛擬現(xiàn)實設(shè)備席卷而來的時代背景下，高?？稍诮虒W(xué)經(jīng)費允許的情況下從虛擬現(xiàn)實眼鏡購置入手，讓學(xué)生能夠親自動手操作和體驗各種設(shè)備，感受虛擬漫游、立體顯示、沉浸效果和反饋效果，使學(xué)生更為深入地了解設(shè)備的作用以及使用方式。虛擬現(xiàn)實眼鏡設(shè)備在教學(xué)中的應(yīng)用可以使虛擬現(xiàn)實教學(xué)局限在數(shù)字化模型階段的現(xiàn)狀有所突破，三維顯示和沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)為工業(yè)設(shè)計專業(yè)設(shè)計開發(fā)和評價產(chǎn)品提供了更為高效、便捷的方式。

2.3人機交互界面

虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)中為了達(dá)到用戶和系統(tǒng)之間更好交流互動，應(yīng)教授學(xué)生具備良好的人機交互設(shè)計理念。在課程中首先要簡要介紹人機交互界面的背景、內(nèi)容和發(fā)展，然后通過典型案例介紹向?qū)W生講授研究人機界面的各種理論和方法，讓學(xué)生理解并掌握以用戶為中心的基本設(shè)計原則、順序原則、功能原則、一致性原則等人機交互界面的設(shè)計原則，熟悉人機交互界面的設(shè)計流程。

2.4虛擬現(xiàn)實開發(fā)

虛擬現(xiàn)實開發(fā)是構(gòu)建產(chǎn)品使用情景、產(chǎn)品動態(tài)仿真和交互控制的關(guān)鍵部分。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)包括數(shù)字化模型搭建和虛擬交互設(shè)計兩部分。數(shù)字化模型搭建可根據(jù)三維建模課程所教授的軟件進(jìn)行選用，如3DMax、Maya、Rhino、Solidworks、ProE等常用的三維軟件。虛擬現(xiàn)實開發(fā)軟件有Virtools、Quest3D、U－nity3d、Web3d、Vizard等常用軟件?，F(xiàn)以Untiy3d為例，描述虛擬現(xiàn)實開發(fā)授課流程。課程可分為軟件編輯器結(jié)構(gòu)、GUI界面、控制腳本、虛擬環(huán)境元素、物理引擎、輸入與控制（包括鍵盤鼠標(biāo)事件、模型與動畫和GL圖庫等）、持久化數(shù)據(jù)和多媒體8個部分。虛擬現(xiàn)實開發(fā)部分課程以校企項目案例教學(xué)方式進(jìn)行，向?qū)W生展示案例從最初的方案構(gòu)建到最終的完整流程，將課程知識穿插在案例制作的流程之中。在此需要注意的是，

（1）虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)是建立在學(xué)生了解掌握程序設(shè)計的基礎(chǔ)之上，因此在虛擬現(xiàn)實課程的控制腳本部分，應(yīng)教授學(xué)生掌握c#或java等編程語言；

（2）虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用性很強，通過項目實踐驅(qū)動虛擬現(xiàn)實課程的學(xué)習(xí)能及時鞏固所教授的知識，讓學(xué)生通過實踐加深對相關(guān)原理的理解和運用，因此應(yīng)當(dāng)在學(xué)生有基礎(chǔ)的建模和編程能力時開始穿插小型實踐課題讓學(xué)生完成，并在虛擬交互硬件設(shè)備上體驗自己完成的項目內(nèi)容，及時得到反饋以促進(jìn)學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實開發(fā)環(huán)節(jié)有效地實現(xiàn)了產(chǎn)品的仿真演示和動態(tài)交互控制，滿足了產(chǎn)品設(shè)計方案對使用情境、用戶心理、人機尺度以及虛擬裝配等的分析評價需求。

2.5項目實踐

這一環(huán)節(jié)，要求學(xué)生利用虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺和交互設(shè)備完成一個完整的，涉及產(chǎn)品虛擬仿真演示和產(chǎn)品虛擬評價系統(tǒng)的項目。通過準(zhǔn)備多個產(chǎn)品設(shè)計方向供學(xué)生自由選擇，按照所選課題的不同分成相應(yīng)的組別，在規(guī)定的時間內(nèi)完成整個項目的開發(fā)，并通過答辯的形式進(jìn)行，期間教師針對學(xué)生所做項目和課程重點內(nèi)容進(jìn)行提問，并給出建議督促學(xué)生修改和完善。

3結(jié)語

虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)范文第2篇

基本概念和定義在進(jìn)行算法描述之前，對文中提到的基本概念進(jìn)行如下的定義［10］：定義1位姿：在三維空間中，要確定一個物體的幾何狀態(tài)需要確定相對于各坐標(biāo)軸的3個位移坐標(biāo)和3個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。在虛擬現(xiàn)實術(shù)語中，將一個空間物體的上述6個參數(shù)稱為該物體的位姿。定義2變換矩陣：所謂變換矩陣就是對坐標(biāo)系里面的點進(jìn)行平移旋轉(zhuǎn)之類的變換。算法具體描述本系統(tǒng)所描述的虛擬人手的模型事實上就是網(wǎng)格和骨架兩個大的部分組成，網(wǎng)格就相當(dāng)于真實人手的肌肉和皮膚，而骨架相當(dāng)人手的骨骼。網(wǎng)格是由頂點和頂點間連線構(gòu)成的。網(wǎng)格中頂點和骨架結(jié)構(gòu)中對應(yīng)的骨骼綁定在一起的，通過這種方式，網(wǎng)格附著在骨骼之上。骨架是虛擬人手仿真的基礎(chǔ)，整個人手關(guān)節(jié)的控制都是通過控制骨骼的控制運動來實現(xiàn)的，當(dāng)骨骼結(jié)構(gòu)中的任意一塊骨骼運動的時候，會改變網(wǎng)格的形狀，從而實現(xiàn)虛擬人手的運動學(xué)仿真。骨骼鏈中的每一塊骨骼的運動都是通過變換矩陣來實現(xiàn)的，本節(jié)研究的重點就是手指各骨骼的變換矩陣和頂點坐標(biāo)變換算法。為方便描述，選取人手的模型的食指進(jìn)行說明，初始位姿如圖4（a）所示。joint0為指掌關(guān)節(jié)，joint1為中指關(guān)節(jié)，joint2為遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)，joint3為食指末端，關(guān)節(jié)的長度分別用a，b，c表示。以joint0為絕對坐標(biāo)系原點，建立如圖4所示的坐標(biāo)系。圖4（b）為食指繞旋轉(zhuǎn)θ角度后的示意圖，首先需要計算出各個關(guān)節(jié)的局部變換矩陣和全局變換矩陣，所用到的算法就是動畫插幀算法。算法結(jié)束由動畫插幀算法可以知道各關(guān)節(jié)的相關(guān)的變換矩陣，但是到目前為止，我們還不知道人手模型網(wǎng)格和骨骼的具體關(guān)系。那么下面的頂點坐標(biāo)變換算法就是要實現(xiàn)將頂點和骨骼綁定在一起，當(dāng)骨骼運動的時候，和骨骼綁定在一起的模型網(wǎng)格也跟著骨骼發(fā)生形變。傳統(tǒng)的網(wǎng)格形變方法是將一個整體的網(wǎng)格劃分為幾個獨立的網(wǎng)格，如果需要控制網(wǎng)格的某部分的時候，只需要通過圖形引擎提供的相應(yīng)的函數(shù)來移動或者轉(zhuǎn)動網(wǎng)格即可。對比圖5和圖6很容易發(fā)現(xiàn)，如果將人手模型劃分為獨立的網(wǎng)格模型，那么在仿真的過程中骨骼連接的地方容易產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會嚴(yán)重的影響仿真模型的逼真度。本文采用的頂點坐標(biāo)變換算法，有效地彌補了這種缺陷。網(wǎng)格模型的頂點通過頂點變換算法后，由于每個頂點受到多個骨骼的拉扯影響，因此不會出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，而是比較平滑。

實驗結(jié)果和分析

系統(tǒng)是基于VC＋＋6．0實現(xiàn)的，三維人手模型的建立是用milkshape3D建模軟件來完成的，這一步的工作量比較大。完成主要工作有：人手mesh網(wǎng)格模型的繪制，人手骨骼的繪制以及和mesh頂點的綁定，頂點權(quán)重的賦值，最后需要給模型蒙皮，就是給mesh網(wǎng)格上蒙上一層皮膚，可以很大程度上提升模型的逼真度。OpenGL圖形庫的移植，將OpenGL移植到開發(fā)環(huán)境中，在程序中創(chuàng)建著色描述表和進(jìn)行OpenGL初始化。對OpenGL其它一些重要項的初始化包括：啟動平滑著色模式，屏幕背景顏色，緩存深度設(shè)置，啟動深度測試，視角計算，光源設(shè)置等。算法的具體實現(xiàn)已經(jīng)在上文中做了詳細(xì)的說明，圖7為實驗的結(jié)果。虛擬人手上面已經(jīng)蒙上了真實人手的圖片，增加了虛擬人手的逼真度。通過鍵盤相應(yīng)按鍵的控制，可以設(shè)置各關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度，從而實現(xiàn)人手的實時控制，從三維模型構(gòu)建和仿真的效果來看，在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的過程中，仿真人手并沒有出現(xiàn)關(guān)節(jié)處的裂縫，較好的驗證了動畫插幀算法和頂點變換算法的可行性。

結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)范文第3篇

在風(fēng)景園林設(shè)計工作中要求內(nèi)部景物變化之間要有很好的靈活性。所以在設(shè)計之中，設(shè)計者們就應(yīng)該對完工后的園林在腦海中有一個清楚感知。在傳統(tǒng)的設(shè)計工作中，設(shè)計者們通常是采用制作一個沙盤或是繪制平面圖來檢驗設(shè)計的效果。這種辦法的缺陷在于不能讓人有身臨其境的感受，只能在設(shè)計角度上進(jìn)行認(rèn)識，而不能產(chǎn)生心靈感應(yīng)。而運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以實現(xiàn)這方面的效用。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過計算機三維技術(shù)來展示設(shè)計的立體結(jié)構(gòu)，在計算機中三維模型是由許多的不同“面”構(gòu)成的，設(shè)計實體的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對“面”的數(shù)量以及質(zhì)量的要求的越高，在風(fēng)景園林設(shè)計中經(jīng)常會有如假山、池塘、雕塑等物體，這些景物的形態(tài)結(jié)構(gòu)千姿百態(tài)，如果要通過計算機技術(shù)表現(xiàn)出來，那將是一個極為復(fù)雜的工作，比如一塊形態(tài)萬千的石雕塑像，在電腦的模擬圖像中可能會包含幾百萬個面，這對于目前的計算機技術(shù)來講是比較困難的，所以在將虛擬現(xiàn)實技術(shù)有效地應(yīng)用于風(fēng)景園林設(shè)計工作中還需要走很長的一段路。

雖然現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)還有很多困難，但是這并不能阻止這項技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。經(jīng)過技術(shù)人員的長期努力，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)衍生出許多功能，目前使用較多的是VRML以及3DSMAX這兩項技術(shù)。其中VRML主要是通過運用三位圖像語言技術(shù)對設(shè)計進(jìn)行描述，創(chuàng)設(shè)出一個模擬世界，設(shè)計者可以隨意的進(jìn)出這個模擬環(huán)境，依據(jù)自己的想象創(chuàng)設(shè)任一虛擬的環(huán)境，將自己的設(shè)計理念在虛擬環(huán)境中呈現(xiàn)出來。而3DSMAX技術(shù)的應(yīng)用范圍就更加的寬廣，它作為VRML的傳輸基礎(chǔ)，還能夠?qū)崿F(xiàn)使用攝像頭在三位虛擬環(huán)境中進(jìn)行引導(dǎo)，還可以通過活動控件來增加瀏覽的內(nèi)容。

現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)在風(fēng)景園林的設(shè)計工作中已經(jīng)得到了廣泛的運用，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以從多種運動變化的角度實現(xiàn)對風(fēng)景園林設(shè)計的全方位感受，增加了風(fēng)景園林的模擬運動方式，設(shè)計者可以根據(jù)自己的需求選擇適宜的模擬運動方式。使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)從微觀的角度來對園林設(shè)計合理性進(jìn)行分析，對設(shè)計細(xì)節(jié)能有更好的把握，使設(shè)計者能夠從全方位、多角度來對設(shè)計園林的美感及條理性進(jìn)行考證。而且虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以根據(jù)一年四季的變化進(jìn)行元素編輯，根據(jù)不同季節(jié)的特色設(shè)置不同的顏色，給人以季節(jié)變化的真實感。此外，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以方便群眾、建設(shè)者、投資者及管理者等園林的相關(guān)人員更好的了解到園林的設(shè)計方案和完工后所能達(dá)到的效果，大家可以針對自己的理解和訴求提出修改的意見，使園林建成后更加能夠滿足社會的要求。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計上的發(fā)展前景

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及發(fā)展而飛速前景，雖然目前還有很多技術(shù)上的困難，但是與傳統(tǒng)的二位平面技術(shù)相比較已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)突破。在信息的傳輸上更加的方便，各種園林景觀都可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)顯示出來，并且打破空間維度的制約，在季節(jié)、色彩、聲音、空間等多角度進(jìn)行模仿，使設(shè)計者能夠獲得更加全面的信息，運用現(xiàn)代技術(shù)手段，賦予設(shè)計中的園林景物以內(nèi)涵，通過三維技術(shù)將園林的物質(zhì)性充分表現(xiàn)出來，讓設(shè)計者們從內(nèi)心感受到景物帶來的美感，使虛擬設(shè)計效果更加完善，為改進(jìn)園林設(shè)計提供參考，促使風(fēng)景園林設(shè)計方法的變革。

三、總結(jié)

虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)范文第4篇

論文摘要：文章在介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)等相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，探討虛擬技術(shù)的在產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用，這項技術(shù)的使用讓設(shè)計思路和設(shè)計表達(dá)更上一個全新的臺階，在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，保證產(chǎn)品開發(fā)的一次性成功。

目前國際上流行的一種“故事版情景預(yù)言法”的概念設(shè)計，就是將要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時、地、事和物中進(jìn)行觀察、預(yù)測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設(shè)計表達(dá)展示給人們。于是，產(chǎn)品在設(shè)計的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設(shè)計表達(dá)在信息時代已是多元化的展示形式，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)計思路和設(shè)計表達(dá)如虎添翼。讓人多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比，大大減少了投放市場的風(fēng)險性，也為 企業(yè) 決策人尋找商機、判斷概念產(chǎn)品能否進(jìn)一步開發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)。

一、虛擬現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

（一）虛擬現(xiàn)實（virtual reality，vr）及虛擬設(shè)計（virtual design，vd）

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，vr）是利用 計算 機省城一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備使用戶“沉浸”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn) 自然 交互的技術(shù)。這里所謂模擬環(huán)境就是計算機生成的具有色彩的立體圖形，它可以是某特定現(xiàn)實世界的真實體現(xiàn)，也可以是純粹構(gòu)想的世界。傳感設(shè)備包括立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服等穿戴于用戶身上的裝置和設(shè)置現(xiàn)實環(huán)境中的傳感裝置。自然交互是指用日常使用的方式對環(huán)境內(nèi)的武體進(jìn)行操作并得到實時立體反饋。虛擬現(xiàn)實是一種全新的人機交互系統(tǒng)，它能對介入者產(chǎn)生各種感官刺激，如聽覺、視覺、嗅覺、觸覺，給人身臨其境的感覺，人能以自然的方式與計算機生成的環(huán)境進(jìn)行交互操作。

虛擬設(shè)計是以“虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)，以機械產(chǎn)品為對象的設(shè)計手段”，借助這樣的設(shè)計手段，設(shè)計人員可以通過多種傳感器與多維的信息環(huán)境進(jìn)行自然地交互，實現(xiàn)從定性和定量綜合集成環(huán)境得到感性和理性的認(rèn)識，從而幫助深化概念和萌發(fā)新意。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是人的想象力和 電子 學(xué)等相結(jié)合而產(chǎn)生的一項綜合技術(shù)，它利用多媒體計算機仿真技術(shù)構(gòu)成一種特殊環(huán)境，用戶可以通過各種傳感系統(tǒng)與這種環(huán)境進(jìn)行自然的交互，從而體驗比現(xiàn)實世界更加豐富的感受。

二、概念設(shè)計的定義及內(nèi)涵

pahl和beitz在《engineering design》一書中提出“概念設(shè)計”這一名詞以來，人們對概念設(shè)計進(jìn)行了十幾年的研究。他們將其定義為：在確定任務(wù)之后，通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷順O其組合等，確定出基本求解途徑，得到求解方案，這部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計。

國內(nèi)的學(xué)者也對概念設(shè)計進(jìn)行了大量的研究，其中鄧家褆在《產(chǎn)品概念設(shè)計》一書中將“產(chǎn)品概念設(shè)計”定義為“由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的，可組織的，有目標(biāo)的設(shè)計活動，它表現(xiàn)為一個由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進(jìn)化的過程?！?/p>

在幾十年的時間里，人們對概念設(shè)計的研究日益增加、不斷深入，使概念設(shè)計的內(nèi)涵更加廣泛和深刻。主要體現(xiàn)在:根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個階段的要求進(jìn)行市場需求分析、功能分析、功能的工作原理、動作行為的構(gòu)思、行為載體的選擇和方案的組成的等?？梢?，確定方案是概念設(shè)計的最終結(jié)果，產(chǎn)品生命周期全過程的滿足才是概念設(shè)計的關(guān)鍵。設(shè)計方法上更加全面融合各種方法，尋求綜合最優(yōu)方案，同時使設(shè)計更具創(chuàng)造性。

概念設(shè)計是對產(chǎn)品或部件的構(gòu)思，目的是捕捉產(chǎn)品的基本形狀。這個階段，產(chǎn)品的形狀和精確尺寸尚未確定，設(shè)計人員有一定變更自由，所以盡可能考察設(shè)計方案，以便選出生產(chǎn)成本最低、創(chuàng)意良好的方案。利用傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計，往往多是二維交互工具，缺乏三維或者多維的功能，但是產(chǎn)品卻是三維的部件，這樣必然導(dǎo)致人機交互效率低。現(xiàn)行的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)要求定義零件的尺寸，而在產(chǎn)品的概念設(shè)計階段這樣的尺寸可能無法精確得到或者根本沒必要精確定義，這樣必然影響設(shè)計效率和周期。傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計需要兩類人員配合，即產(chǎn)品的設(shè)計人員和電腦繪圖員，產(chǎn)品設(shè)計人員有關(guān)產(chǎn)品的概念信息通過草圖或者口述的方法傳達(dá)給電腦人員，這樣導(dǎo)致信息的丟失或者繪圖者的曲解，而如果設(shè)計者本人直接參與電腦輔助設(shè)計建模的話，由于現(xiàn)行的電腦輔助設(shè)計系統(tǒng)的操作復(fù)雜和交互能力若，大大分散了設(shè)計者的精力，限制了思路。為了克服這樣的限制，充分發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，人們開始把虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行概念設(shè)計，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)和概念設(shè)計有效結(jié)合，利用豐富直觀的交互手段，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行概念設(shè)計，從而節(jié)省產(chǎn)品精確描繪和尺寸定義的時間，這就是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的計算機輔助概念設(shè)計，即虛擬概念設(shè)計。

三、虛擬概念設(shè)計的研究方向和應(yīng)用前景

（一）概念設(shè)計中應(yīng)注意的兩個問題

1.  虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的概念可視化。概念可視化是指設(shè)計師透過畫面或者模型，將市場的需求轉(zhuǎn)換成可視化的具體形態(tài)。概念設(shè)計是否能符合目標(biāo)用戶的要求，“眼見為實”的圖面或者模型是最具有說服力的。

2.  虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的人機交互界面。想實現(xiàn)人機互動，必須解決一系列技術(shù)問題，形成和諧的人機環(huán)境。虛擬現(xiàn)實就是一種基于可 計算 信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說，就是采用計算機技術(shù)為核心的 現(xiàn)代 高科技省城逼真的視聽觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以 自然 的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、互相影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真環(huán)境的感受和體驗。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設(shè)計中的前景

在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本內(nèi)容。在電腦虛擬現(xiàn)實提供的良好的可視化條件下，對電腦輔助設(shè)計建立的三維模型在幾何、功能、加工與裝配等方面進(jìn)行交互性的修改，利用虛擬現(xiàn)實給用戶提供諸如視聽觸覺等各種感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作，從而減輕用戶的負(fù)擔(dān)、提高整個系統(tǒng)的工作效率。相關(guān)人員可以對原型的各方面包括視覺效果、部件間比率進(jìn)行評價。針對不同用戶的愛好要求，在不同的虛擬環(huán)境中，親自體驗修改模型；選擇產(chǎn)品的可選部件，觀察設(shè)計和修改過程。

概念設(shè)計是設(shè)計過程的初步階段，它的目的是獲得做夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息，同時它又是設(shè)計過程中的重要階段，因為產(chǎn)品成本的60%～70%是由這個階段決定的。面對日益加劇的產(chǎn)品市場競爭的挑戰(zhàn)，可以預(yù)見，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的計算機輔助概念設(shè)計必有長足 發(fā)展 ，最終將與現(xiàn)有計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。激烈的全球市場競爭，各國投入大量的資金對虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在 工業(yè) 設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。將研究的成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這是產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。 

參考 文獻(xiàn)

[1]周洪玉，王慧君，周巖．虛擬現(xiàn)實及應(yīng)用的研究[j]．哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報，2005，(5)．

[2]薄瑞峰，李戈．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機輔助概念設(shè)計中的應(yīng)用[j]．華北工學(xué)院學(xué)報，2004，(10)．

虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品 三維 虛擬 動畫 競爭力

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如身臨其境搬，可以及時沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物。這一技術(shù)的應(yīng)用可以大大增強人機交互技術(shù)，可很大的提升用戶的體驗感，進(jìn)一步增強產(chǎn)品的競爭力。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃，軍事等方面應(yīng)用的不斷深入，在建模與繪制方法、交互、方式和系統(tǒng)構(gòu)建方法等方面，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)都提出來更高的需求。為了滿足這些新的需求，近年來，虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)研究遵循"低成本，高性能"原則取得了快速發(fā)展，表現(xiàn)出一些新的特點和發(fā)展趨勢。

在國外西方發(fā)達(dá)國家和日本， 虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)有了近30年的研究和使用。它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要在航空、航天、航海的工程設(shè)計和模擬、軍事模擬訓(xùn)練、計算機輔助設(shè)計、數(shù)據(jù)可視化、多媒體教育、醫(yī)療模擬、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)游戲、娛樂等方面。國內(nèi)的虛擬現(xiàn)實也有十多年的研究和應(yīng)用， 尤其在國防的航空工業(yè)和相關(guān)院校， 比如國防科技大學(xué)，北京航空航天大學(xué)等。通過我們近幾年對國內(nèi)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的密切注視， 我們高興地看到， 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)走過了以前只被高端國防工業(yè)和高等院校使用和研究， 已經(jīng)開始被應(yīng)用于越來越多的民用項目和其它民用行業(yè)。新的虛擬現(xiàn)實公司的不斷涌現(xiàn)，新的應(yīng)用方向和市場也在被不斷探索和開拓， 經(jīng)濟(jì)效益不斷提高、產(chǎn)值不斷擴(kuò)大。

虛擬現(xiàn)實與網(wǎng)絡(luò)通信以及多媒體技術(shù)的結(jié)合，是傳統(tǒng)信息技術(shù)的突破， 是一項發(fā)展中的、具有深遠(yuǎn)的潛在應(yīng)用方向的新技術(shù)。網(wǎng)上互動虛擬世界是人類社會信息時代的發(fā)展方向， 是各個行業(yè)未來信息化的必然目標(biāo)。 互動的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)將改變?nèi)藗兊乃季S方式，改變?nèi)藗儗κ澜纭⒆约骸⒖臻g和時間的看法。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的用途

1、軍事仿真和對抗演練的應(yīng)用；

2、房地產(chǎn)和建筑、虛擬數(shù)字城市的應(yīng)用；（類似建筑游歷動畫）

3、大型會展的應(yīng)用；

4、科技館、展覽館、博物館的應(yīng)用；

5、虛擬旅游和培訓(xùn)的應(yīng)用；（應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實場景）

6、娛樂和商業(yè)方面的應(yīng)用；（立體互動虛擬社區(qū)、立體商城、立體產(chǎn)品展示）

7、醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用；（人體及動物器官仿真展示， 互動虛擬手術(shù)和培訓(xùn)等）

8、工業(yè)上的應(yīng)用；（大型和重型機械設(shè)備的虛擬裝配， 以及虛擬使用培訓(xùn)）

9、教育上的應(yīng)用；（虛擬實驗、虛擬課件、虛擬教學(xué)、虛擬校園等）

10、地理信息上的應(yīng)用；（實用性的三維地理信息系統(tǒng)開始應(yīng)用于軍隊、警察、油田、煤礦、天然氣等單位）

11、公共安全和應(yīng)急處理的應(yīng)用；（地震模擬和預(yù)防展示系統(tǒng)；安全防范方面，緊急事件12、處理預(yù)案；刑事案件和交通事故的模擬）

12、交通方面的應(yīng)用。（城市交通流量模擬；高速公路、城市地鐵、普通鐵路的模擬；機場、港口等模擬）

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的具體運用

目前，國內(nèi)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與制造已經(jīng)使用電腦輔助設(shè)計，快速成型技術(shù)制作草模，但是仍是傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計流程，這影響產(chǎn)品開發(fā)的效率。

利用這一技術(shù)，我們在工業(yè)設(shè)計中可以在產(chǎn)品設(shè)計前期做一些可行性的虛擬測試，在產(chǎn)品設(shè)計過程中利用虛擬現(xiàn)實來簡化產(chǎn)品的具體設(shè)計操作，后期產(chǎn)品評審可以利用這項技術(shù)做實時的動態(tài)評審和產(chǎn)品虛擬立體化（可以觀察產(chǎn)品的任何角度的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)），在產(chǎn)品推廣階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以直接給用戶提供各種虛擬的場景供客戶了解該產(chǎn)品在不同環(huán)境下的形態(tài)和視覺效果，以及可以利用外部設(shè)備讓客戶體驗到更仿真的產(chǎn)品交互，進(jìn)一步刺激消費者的購買欲和提升產(chǎn)品的科技感和競爭力。

1、設(shè)計前期：做可行性測試，研究用戶需求，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)快速定義前期研究的可行性，以及多種形態(tài)的呈現(xiàn)。（草圖之后可簡單快速定義產(chǎn)品的局部動能特點，以虛擬方式展現(xiàn)，可以讓ID設(shè)計師、產(chǎn)品策劃更清楚更明確的選擇方案和修改方案）

2、方案確定后ID設(shè)計師建模階段，模型完成后可導(dǎo)入相應(yīng)的軟件進(jìn)行產(chǎn)品的動畫制作（根據(jù)產(chǎn)品的特性和功能做產(chǎn)品動畫），為后期產(chǎn)品多形式展示提供支持，（動畫形式展示能為用戶帶來不一樣的視覺感受和刺激消費，也為產(chǎn)品提升價值定位）

3、產(chǎn)品評審是一個產(chǎn)品能否量產(chǎn)和認(rèn)可設(shè)計師的設(shè)計創(chuàng)意的方式，傳統(tǒng)的產(chǎn)品評審必須先做產(chǎn)品手板，手板的制作費時費人力費用高，產(chǎn)品手板為產(chǎn)品設(shè)計實物化更直觀，在評審中用來檢查外觀或結(jié)構(gòu)合理性的功能樣板。虛擬技術(shù)對比手板唯一缺陷是非實物化，但也可以實時展示產(chǎn)品的各個細(xì)節(jié)角度，還能在評審中即時更改產(chǎn)品的部分細(xì)節(jié)（TV裝飾條、底座、面殼等顏色紋理；部分細(xì)節(jié)模型小修改等），能用虛擬技術(shù)建立一個虛擬空間與產(chǎn)品實時結(jié)合在一起，可根據(jù)用戶的習(xí)慣和性格來設(shè)置產(chǎn)品空間。產(chǎn)品評審中也可以利用虛擬現(xiàn)技術(shù)與實物手板相結(jié)合營造更好的用戶體驗空間。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能為產(chǎn)品評審時增加更多的功能展示、產(chǎn)品虛擬體驗、產(chǎn)品的實時調(diào)整、產(chǎn)品夸張的視覺體驗和更具趣味性的評審方式。

4、新產(chǎn)品的對外會，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可完美發(fā)揮其對會的主導(dǎo)作用，在會中建立一個虛擬場景讓者與產(chǎn)品融為一體，完美展示產(chǎn)品的各個部分細(xì)節(jié)和突出的功能點，同時體現(xiàn)人機交互的又一高度。

5、建立產(chǎn)品虛擬體驗中心，為優(yōu)秀更具創(chuàng)意的產(chǎn)品量身定制虛擬空間。

五、虛擬現(xiàn)實技術(shù)為企業(yè)帶來的價值

虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)可以把虛擬物體變成我們可觸及的東西，你可以推、抓，甚至擠壓他們。它能在相互空間中俘獲真實物件，利用三維建模實現(xiàn)高質(zhì)量的虛擬克隆，變成用戶可觸及的東西，縮短生活中重要的人員、地點和活動之間的距離（社區(qū)、工作地點、玩游戲、教學(xué)等）。通過使用這項技術(shù)，我們可以在虛擬世界中實現(xiàn)更多的驚奇體驗。

也許，你會認(rèn)為虛擬化現(xiàn)實技術(shù)離我們的生活仍然很遙遠(yuǎn)。但是實際上，目前世界許多公司已經(jīng)使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的網(wǎng)上宣傳了?？蛻敉ㄟ^鼠標(biāo)、鍵盤等簡單操作就可以了解到產(chǎn)品的詳細(xì)情況。比如海爾公司的冰王子電冰箱，客戶只需在網(wǎng)頁上，使用鼠標(biāo)拖拽旋轉(zhuǎn)冰箱；單擊冰箱門可以打開冰箱，再單擊關(guān)閉；可以任意抽拉里面的部件；使用控制按鈕可以控制冰箱執(zhí)行動畫演示以及規(guī)定的展示動作。這樣的一些人性化的設(shè)計是用戶與產(chǎn)品逐步實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)人機交互。我們的電視、白電以及其他產(chǎn)業(yè)公司的產(chǎn)品，不都可以這樣來體現(xiàn)嗎?；ヂ?lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展促使我們必須利用向前看，必須利用更好的技術(shù)來適應(yīng)市場的需求，才能在日益激烈的市場中穩(wěn)定腳跟繼續(xù)前行。

六、總結(jié)

在結(jié)合現(xiàn)有的工作方式和工作內(nèi)容，引進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)將是工業(yè)設(shè)計中的一大亮點，也將增強創(chuàng)維品牌的科技感，進(jìn)一步體現(xiàn)專注健康科技。虛擬現(xiàn)實將是未來人機交互、產(chǎn)品設(shè)計、顯示技術(shù)方面的發(fā)展趨勢。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，對于產(chǎn)品設(shè)計來說一定能取到畫龍點睛的作用，不但要在產(chǎn)品設(shè)計中錦上添花，還應(yīng)該積極開拓一些新的范疇，讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中涉及更多的領(lǐng)域?？萍既找姘l(fā)展的今天，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在不斷完善中，不斷的發(fā)展中，不斷的在設(shè)計中發(fā)揮更大的價值，產(chǎn)生最大的能量，給廣大用戶最完美的產(chǎn)品和最讓人享受的視覺、感知體驗。

參考文獻(xiàn)