淺述虛擬現(xiàn)實(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)表現(xiàn)中的應(yīng)用

魏國

（西華大學(xué)藝術(shù)學(xué)院 四川成都 610039）

淺述虛擬現(xiàn)實(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)表現(xiàn)中的應(yīng)用

魏國

（西華大學(xué)藝術(shù)學(xué)院 四川成都 610039）

在科學(xué)飛速發(fā)展的今天，技術(shù)正從方方面面改變著我們的世界，這其中也包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)。許多技術(shù)的革新使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再拘泥于傳統(tǒng)的方法、手段，同時(shí)還大大縮短了開發(fā)周期，使其更加適應(yīng)現(xiàn)今現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求，其中最重要的便是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。本文主要從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述及特點(diǎn)入手，重點(diǎn)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及未來市場(chǎng)發(fā)展前景進(jìn)行了分析，希望給行業(yè)相關(guān)人士提供一定的參考和借鑒。

虛擬現(xiàn)實(shí)；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 引言

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠通過網(wǎng)絡(luò)用戶端將設(shè)計(jì)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行多角度、全方位的模擬展現(xiàn)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)從初期的產(chǎn)品名稱、貨號(hào)、圖片展示，逐步發(fā)展到現(xiàn)在的全方位細(xì)節(jié)特點(diǎn)、視頻音頻展示、3D展示。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)取得了跨越式的發(fā)展。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述及特點(diǎn)

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）又稱靈境技術(shù)，是90年代為科學(xué)界和工程界所關(guān)注的技術(shù)。它的興起，為人機(jī)交互界面的發(fā)展開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域。是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）主要包括模擬環(huán)境、自然技能、感知以及傳感設(shè)備等方面。具體來說，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)構(gòu)建而成的三維模擬環(huán)境；②感知指的是理想的VR應(yīng)該具有的人的全部感知；③除了由計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)形成的視覺感知外，還有觸覺、聽覺、運(yùn)動(dòng)、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(zhuǎn)動(dòng)或者眼睛、手勢(shì)等其他人體的行為動(dòng)作，是由計(jì)算機(jī)參與處理得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入形成及時(shí)的響應(yīng)，同時(shí)反饋到用戶的五官；⑤傳感設(shè)備指的是能夠?qū)θ宋锏膭?dòng)作予以抓取，并對(duì)動(dòng)作予以及時(shí)捕捉的設(shè)備。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)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(jìn)入虛擬環(huán)境，而是全身心的完整的進(jìn)入到虛擬環(huán)境中。當(dāng)用戶投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的虛擬的三維空間內(nèi)，能夠真切的感覺到身邊的一切都是真實(shí)的。在這個(gè)過程中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得身體在知識(shí)探索過程中能動(dòng)作用得到了保障。

2.2.2 交互性

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)配置了一種開放，互動(dòng)的虛擬環(huán)境，這種技術(shù)的使用者能夠通過三維交互設(shè)備操縱計(jì)算機(jī)給出的對(duì)象，與此同時(shí)還能夠使得虛擬環(huán)境中的對(duì)象應(yīng)對(duì)環(huán)境作出應(yīng)有的反應(yīng)。

2.2.3 構(gòu)想性

所謂“構(gòu)想”指的是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠模擬出很多現(xiàn)實(shí)生活中原本不存在的或者極不容易被觀察到的環(huán)境，用戶能夠從虛擬環(huán)境中得到感性與理性的認(rèn)識(shí)，得到啟發(fā)，萌發(fā)創(chuàng)造力，擁有意識(shí)上質(zhì)的飛躍。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 三維模型仿真

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得以應(yīng)用，其中模擬仿真用的最多。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打破了以往的設(shè)計(jì)方法，通過三維建模軟件的使用能夠?qū)⑷S模型予以數(shù)字化操作。這種3D繪圖的形式能夠在材質(zhì)、造型以及光影環(huán)境的模擬能力、顏色的多樣性等方面給設(shè)計(jì)師提供豐富的設(shè)計(jì)構(gòu)思、多元化的表達(dá)方式以及精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，從而照片效果的真實(shí)性。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能夠充分體現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的想法，還能為開發(fā)商及用戶提供更加形象具體的概念，從而在生產(chǎn)制造前給用戶提供一個(gè)完整、直觀的產(chǎn)品印象，有效實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)由面向體的表達(dá)的突破。如Alias，Soft image，MAYA及3DMax的Modeling等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD軟件及三維動(dòng)畫軟件都能實(shí)現(xiàn)此功能。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維模型的模擬仿真息息相關(guān)，三維模型的模擬仿真應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的前提和基礎(chǔ)。

3.2 虛擬環(huán)境仿真

所謂虛擬環(huán)境仿真指的是由計(jì)算機(jī)模擬的三維環(huán)境，并用來完成對(duì)產(chǎn)品的物理方面、機(jī)能方面、操作與模擬方面的分析。在虛擬環(huán)境中，使用者可以達(dá)到身臨其境的效果，并對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)對(duì)象進(jìn)行操縱，同時(shí)還具有聽覺、觸覺、嗅覺等多媒體功能，使得虛擬環(huán)境仿真的方式更加主動(dòng)性和多元化。一般來說，設(shè)計(jì)師在對(duì)產(chǎn)品在三維場(chǎng)景里運(yùn)動(dòng)的過程進(jìn)行觀察時(shí)，是通過自身視覺變幻來完成的。通常情況下，運(yùn)用普通計(jì)算機(jī)對(duì)虛擬真實(shí)建構(gòu)是無法完成的，需要借助電腦以及其它相關(guān)技術(shù)，對(duì)人在自然環(huán)境中的各種活動(dòng)進(jìn)行逼真模擬，從而實(shí)現(xiàn)人對(duì)產(chǎn)品的真實(shí)需要的整體把握，達(dá)到人與所設(shè)計(jì)對(duì)象的操作與交流的目的，并依據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的改進(jìn)和調(diào)整。

3.3 虛擬界面仿真

隨著經(jīng)濟(jì)及科技的不斷發(fā)展，產(chǎn)品功能也日益復(fù)雜和多樣化，而產(chǎn)品的外觀造型卻更加美觀，體積日益變小，質(zhì)量變輕。所以，產(chǎn)品的顯示界面成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的又一重要課題。在這一過程中，設(shè)計(jì)師通過對(duì)多媒體工具和3D影像與音效的運(yùn)用，虛擬一個(gè)界面真實(shí)的運(yùn)作情況。此外，產(chǎn)品操作功能越來越復(fù)雜，然而在實(shí)際操作過程中，產(chǎn)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(shí)必須有一套完善的人機(jī)界面設(shè)計(jì)才能將復(fù)雜化的操作相關(guān)訊息予以完美呈現(xiàn)，以便使用者能夠容易理解和操作。比如，在對(duì)某列車的車頭進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，除了需要建立一個(gè)三維機(jī)車和三維模擬環(huán)境之外，還要對(duì)其顯示界面來進(jìn)行仿真模擬，從而體現(xiàn)真實(shí)列車車頭的運(yùn)作情況。在這一操作過程中，設(shè)計(jì)者不僅要以駕駛員身份對(duì)駕駛臺(tái)上的各種設(shè)備進(jìn)行操作，并對(duì)其各項(xiàng)使用功能進(jìn)行評(píng)估，還需要對(duì)該虛擬的大型設(shè)備進(jìn)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(yùn)行、?？康惹樾?，以此來判斷列車車頭在運(yùn)行過程中是否存存在不合理的地方。這樣一來，不僅節(jié)省了大量的時(shí)間和財(cái)力，還能夠通過虛擬截面仿真來一邊觀察一邊調(diào)整設(shè)計(jì)中不足的地方，節(jié)約了人力、物力，降低了成本。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要性及應(yīng)用前景

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要性

具體來說，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)的概念產(chǎn)品實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品，但其具有真實(shí)產(chǎn)品的一切特征，通過對(duì)產(chǎn)品各項(xiàng)功能的仿真模擬，設(shè)計(jì)師就像使用真實(shí)產(chǎn)品一樣對(duì)虛擬產(chǎn)品進(jìn)行使用，同時(shí)，還能通過虛擬設(shè)備實(shí)現(xiàn)在虛擬空間的自由發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力；②虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用節(jié)省了以往設(shè)計(jì)中需要制作物理模型中的各項(xiàng)物質(zhì)，節(jié)約了時(shí)間成本，此外，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對(duì)產(chǎn)品圖紙及立體模型的重塑相比，在計(jì)算機(jī)中分析、修改設(shè)計(jì)產(chǎn)品要方便許多；③虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大大降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造后投放市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，通過對(duì)計(jì)算機(jī)三維造型功能的充分利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品形、色、材質(zhì)的不斷完善，并將產(chǎn)品置于一個(gè)模擬虛擬的環(huán)境和情景種進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)，從而找到該產(chǎn)品的賣點(diǎn)和市場(chǎng)潛力。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中的應(yīng)用前景

科技進(jìn)步是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與新產(chǎn)品的開發(fā)的基礎(chǔ)和前提。在對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)師提供了將工業(yè)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)予以藝術(shù)化創(chuàng)造的可能，在擴(kuò)展設(shè)計(jì)思路的同時(shí)，還能夠從感性認(rèn)識(shí)和理論認(rèn)識(shí)兩方面對(duì)產(chǎn)品予以設(shè)計(jì)、分析和評(píng)估。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員不僅能夠得到精神世界的自由，還能讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加藝術(shù)化和人性化。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)中的普及使用，科學(xué)與藝術(shù)的思維方式得以相互侵入和相互占有，藝術(shù)的創(chuàng)造和對(duì)產(chǎn)品造型美的探索又滲入科學(xué)的理論當(dāng)中。簡(jiǎn)言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用是一種科學(xué)與藝術(shù)的完美融合。

隨著多媒體軟、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體技術(shù)的不斷融合，不僅將設(shè)計(jì)師從鍵盤和鼠標(biāo)上解救下來，還大大提升了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)在新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用水平。雖然當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的應(yīng)用僅處于起步階段，在各個(gè)方面還有待于進(jìn)一步提高。然而通過大量實(shí)踐不難看出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用方面表現(xiàn)出了巨大的市場(chǎng)潛力和廣闊的應(yīng)用前景。未來，隨著技術(shù)的不斷成熟和成本逐步降低，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)在工廠企業(yè)得以普及使用，成為商業(yè)化運(yùn)營中的重要一環(huán)。

5 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)盡管已經(jīng)在諸多領(lǐng)域獲得了比較成熟的實(shí)際應(yīng)用，但是它仍然還是一門年輕的科學(xué)技術(shù)。相信在未來的短時(shí)間內(nèi)，人們會(huì)著眼于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)，將這個(gè)具有潛力的新領(lǐng)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(lǐng)略高科技的魅力，品嘗著虛擬現(xiàn)實(shí)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(tái)人，教師，中科院在職碩士，主要從事輕工產(chǎn)品設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面課程的教學(xué)與研究工作。