淺述虛擬現實在產品設計表現中的應用

魏國

（西華大學藝術學院 四川成都 610039）

淺述虛擬現實在產品設計表現中的應用

魏國

（西華大學藝術學院 四川成都 610039）

在科學飛速發展的今天，技術正從方方面面改變著我們的世界，這其中也包含產品設計。許多技術的革新使得產品設計不再拘泥于傳統的方法、手段，同時還大大縮短了開發周期，使其更加適應現今現代化的生產要求，其中最重要的便是虛擬現實技術。本文主要從虛擬現實技術概述及特點入手，重點對虛擬現實技術在產品設計中的應用及未來市場發展前景進行了分析，希望給行業相關人士提供一定的參考和借鑒。

虛擬現實；產品設計；應用

1 引言

在產品設計過程中使用虛擬現實技術能夠通過網絡用戶端將設計目標產品進行多角度、全方位的模擬展現。隨著虛擬現實技術的不斷發展，虛擬數字化產品設計從初期的產品名稱、貨號、圖片展示，逐步發展到現在的全方位細節特點、視頻音頻展示、3D展示。虛擬現實技術的發展，使得產品設計取得了跨越式的發展。

2 虛擬現實技術概述及特點

2.1 虛擬現實技術概述

虛擬現實技術（VR）又稱靈境技術，是90年代為科學界和工程界所關注的技術。它的興起，為人機交互界面的發展開創了新的研究領域。是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統它利用計算機生成一種模擬環境是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。虛擬現實技術（VR）主要包括模擬環境、自然技能、感知以及傳感設備等方面。具體來說，主要表現為以下幾個方面：①模擬環境是由計算機構建而成的三維模擬環境；②感知指的是理想的VR應該具有的人的全部感知；③除了由計算機圖形技術形成的視覺感知外，還有觸覺、聽覺、運動、力覺、嗅覺和味覺等一系列感知；④自然技能指的是人的頭部轉動或者眼睛、手勢等其他人體的行為動作，是由計算機參與處理得到的相關數據，并對用戶的輸入形成及時的響應，同時反饋到用戶的五官；⑤傳感設備指的是能夠對人物的動作予以抓取，并對動作予以及時捕捉的設備。

2.2 虛擬現實的特征

2.2.1 沉浸感

“沉浸”可以理解為身臨其境的意思。用戶不僅僅是利用雙眼或者大腦進入虛擬環境，而是全身心的完整的進入到虛擬環境中。當用戶投入到計算機創造的虛擬的三維空間內，能夠真切的感覺到身邊的一切都是真實的。在這個過程中虛擬現實技術使得身體在知識探索過程中能動作用得到了保障。

2.2.2 交互性

在虛擬現實技術配置了一種開放，互動的虛擬環境，這種技術的使用者能夠通過三維交互設備操縱計算機給出的對象，與此同時還能夠使得虛擬環境中的對象應對環境作出應有的反應。

2.2.3 構想性

所謂“構想”指的是利用虛擬現實技術能夠模擬出很多現實生活中原本不存在的或者極不容易被觀察到的環境，用戶能夠從虛擬環境中得到感性與理性的認識，得到啟發，萌發創造力，擁有意識上質的飛躍。

3 虛擬現實技術在產品設計中的應用

3.1 三維模型仿真

虛擬現實技術在多個領域得以應用，其中模擬仿真用的最多。在產品設計過程中使用虛擬現實技術打破了以往的設計方法，通過三維建模軟件的使用能夠將三維模型予以數字化操作。這種3D繪圖的形式能夠在材質、造型以及光影環境的模擬能力、顏色的多樣性等方面給設計師提供豐富的設計構思、多元化的表達方式以及精準的數據信息，從而照片效果的真實性。在產品設計過程中使用虛擬現實技術不僅能夠充分體現出設計師的想法，還能為開發商及用戶提供更加形象具體的概念，從而在生產制造前給用戶提供一個完整、直觀的產品印象，有效實現了產品設計由面向體的表達的突破。如Alias，Soft image，MAYA及3DMax的Modeling等計算機輔助設計CAD軟件及三維動畫軟件都能實現此功能。因此，虛擬現實技術與三維模型的模擬仿真息息相關，三維模型的模擬仿真應用虛擬現實技術的前提和基礎。

3.2 虛擬環境仿真

所謂虛擬環境仿真指的是由計算機模擬的三維環境，并用來完成對產品的物理方面、機能方面、操作與模擬方面的分析。在虛擬環境中，使用者可以達到身臨其境的效果，并對系統中的每個對象進行操縱，同時還具有聽覺、觸覺、嗅覺等多媒體功能，使得虛擬環境仿真的方式更加主動性和多元化。一般來說，設計師在對產品在三維場景里運動的過程進行觀察時，是通過自身視覺變幻來完成的。通常情況下，運用普通計算機對虛擬真實建構是無法完成的，需要借助電腦以及其它相關技術，對人在自然環境中的各種活動進行逼真模擬，從而實現人對產品的真實需要的整體把握，達到人與所設計對象的操作與交流的目的，并依據實際情況對設計進行不斷的改進和調整。

3.3 虛擬界面仿真

隨著經濟及科技的不斷發展，產品功能也日益復雜和多樣化，而產品的外觀造型卻更加美觀，體積日益變小，質量變輕。所以，產品的顯示界面成為產品設計的又一重要課題。在這一過程中，設計師通過對多媒體工具和3D影像與音效的運用，虛擬一個界面真實的運作情況。此外，產品操作功能越來越復雜，然而在實際操作過程中，產品日益輕薄短小和無法提供足夠的顯示面積的矛盾也越來越突出，此時必須有一套完善的人機界面設計才能將復雜化的操作相關訊息予以完美呈現，以便使用者能夠容易理解和操作。比如，在對某列車的車頭進行設計的過程中，除了需要建立一個三維機車和三維模擬環境之外，還要對其顯示界面來進行仿真模擬，從而體現真實列車車頭的運作情況。在這一操作過程中，設計者不僅要以駕駛員身份對駕駛臺上的各種設備進行操作，并對其各項使用功能進行評估，還需要對該虛擬的大型設備進行模擬操作，通過顯示器從不同角度觀看未來的新型車輛的操作、運行、停靠等情形，以此來判斷列車車頭在運行過程中是否存存在不合理的地方。這樣一來，不僅節省了大量的時間和財力，還能夠通過虛擬截面仿真來一邊觀察一邊調整設計中不足的地方，節約了人力、物力，降低了成本。

4 虛擬現實技術在產品設計中的重要性及應用前景

4.1 虛擬現實技術在產品設計中的重要性

具體來說，主要表現為以下幾個方面：①利用虛擬現實技術設計的概念產品實際上是一個數字化的虛擬產品，但其具有真實產品的一切特征，通過對產品各項功能的仿真模擬，設計師就像使用真實產品一樣對虛擬產品進行使用，同時，還能通過虛擬設備實現在虛擬空間的自由發揮創造力和想象力；②虛擬現實技術的應用節省了以往設計中需要制作物理模型中的各項物質，節約了時間成本，此外，與傳統設計過程中對產品圖紙及立體模型的重塑相比，在計算機中分析、修改設計產品要方便許多；③虛擬現實技術大大降低了產品設計制造后投放市場的風險，通過對計算機三維造型功能的充分利用，實現對產品形、色、材質的不斷完善，并將產品置于一個模擬虛擬的環境和情景種進行分析、預測，從而找到該產品的賣點和市場潛力。

4.2 虛擬現實技術在產品設計與開發過程中的應用前景

科技進步是虛擬現實技術與新產品的開發的基礎和前提。在對新產品進行設計的過程中，虛擬現實技術能夠為設計師提供了將工業化產品設計予以藝術化創造的可能，在擴展設計思路的同時，還能夠從感性認識和理論認識兩方面對產品予以設計、分析和評估。在整個設計過程中，設計人員不僅能夠得到精神世界的自由，還能讓產品設計更加藝術化和人性化。隨著虛擬現實技術在新產品開發中的普及使用，科學與藝術的思維方式得以相互侵入和相互占有，藝術的創造和對產品造型美的探索又滲入科學的理論當中。簡言之，虛擬現實技術設計在新產品開發中的應用是一種科學與藝術的完美融合。

隨著多媒體軟、硬件技術的不斷發展，尤其是虛擬現實技術與多媒體技術的不斷融合，不僅將設計師從鍵盤和鼠標上解救下來，還大大提升了虛擬現實設計技術在新產品的開發應用水平。雖然當前虛擬現實技術在產品設計上的應用僅處于起步階段，在各個方面還有待于進一步提高。然而通過大量實踐不難看出，虛擬現實技術在新產品開發設計應用方面表現出了巨大的市場潛力和廣闊的應用前景。未來，隨著技術的不斷成熟和成本逐步降低，虛擬現實技術將會在工廠企業得以普及使用，成為商業化運營中的重要一環。

5 結語

虛擬現實技術盡管已經在諸多領域獲得了比較成熟的實際應用，但是它仍然還是一門年輕的科學技術。相信在未來的短時間內，人們會著眼于虛擬現實技術的開發，將這個具有潛力的新領域日臻完善，相信在不久的將來人們就能夠遨游在多維化的信息世界里，盡情的領略高科技的魅力，品嘗著虛擬現實帶給我們的碩果。

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TP391.9

A

1004-7344（2016）21-0274-02

2016-7-11

魏 國（1979-），男，四川三臺人，教師，中科院在職碩士，主要從事輕工產品設計、計算機輔助設計等方面課程的教學與研究工作。