虛擬現(xiàn)實技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計的融合研究

游雪敏

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)即VR技術(shù)，它是在高科技發(fā)展過程中出現(xiàn)的比較新興和活躍的技術(shù)，其在技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出的交互性、沉浸式等特征，在為用戶帶來身臨其境的感官體驗的同時，也凸顯出其與其他領(lǐng)域結(jié)合的諸多可能性?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)在三維立體環(huán)境下呈現(xiàn)出的交互性、可逆性、全景式視角，使產(chǎn)品從研發(fā)到產(chǎn)出的整個環(huán)節(jié)的時間與風(fēng)險大大降低，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);產(chǎn)品設(shè)計;融合

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機技術(shù)快速發(fā)展的背景下，不僅構(gòu)造出三維立體的空間環(huán)境，使人類視角從二維拓向三維，進而使相關(guān)產(chǎn)品的多種信息在大數(shù)據(jù)平臺、云計算等領(lǐng)域的支撐下進行可視化操作成為可能，給人帶來現(xiàn)實化的多感官體驗。與此同時，相比傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計在色差把控、細節(jié)呈現(xiàn)、比例大小等方面的差異性和難以把控性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的介入，使產(chǎn)品在設(shè)計過程中的構(gòu)造與功能實現(xiàn)的預(yù)先整合與操作成為可能，各個環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)交互與可逆演算。而在產(chǎn)品的展示與體驗方面，用戶通過VR設(shè)備不僅可以了解產(chǎn)品的設(shè)計過程，也能夠直觀體驗產(chǎn)品帶來的感官體驗。因此，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，探討其與產(chǎn)品設(shè)計相互融合的優(yōu)勢，能夠有效提升產(chǎn)品設(shè)計整個環(huán)節(jié)的質(zhì)量和效用，最終使產(chǎn)出的產(chǎn)品實體實現(xiàn)經(jīng)濟與實用兩方面的效益。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

首先，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是以計算機技術(shù)為依托，在特殊軟件的輔助下生成類似現(xiàn)實的虛擬環(huán)境，其中的聲音、圖像、視覺感受、觸覺感受等極具逼真性，受眾可以借助專業(yè)的虛擬設(shè)備體驗其逼真的交互式環(huán)境。該技術(shù)作為仿真技術(shù)領(lǐng)域的前沿研究領(lǐng)域，涉及了如計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)等多種尖端技術(shù)領(lǐng)域，是一種交叉性極強的學(xué)科領(lǐng)域，使虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域具有一定的挑戰(zhàn)性。正因為此，其三維立體空間的空間感和現(xiàn)實性極強，不僅給人很強的代入感，也使建立的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型十分直觀，有效增強了現(xiàn)實性。

其次，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有突出的特點。其一，突出的交互性。交互性直觀地體現(xiàn)在用戶在佩戴特殊虛擬設(shè)備時，計算機捕捉各種行為動作，并經(jīng)過演算和處理給予體驗者相應(yīng)的現(xiàn)實性感受。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持下，避免了參與者因所表現(xiàn)出的物理反應(yīng)延遲而影響體驗感，反映出虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅僅是全景式的再現(xiàn)，而是多層次和多領(lǐng)域的互動。其二，突出的沉浸感。識別虛擬現(xiàn)實技術(shù)優(yōu)劣的重要判別標準之一是該技術(shù)手段能否給用戶帶來代入式的感受，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的目的之一即是給受眾帶來多感官角度的逼真體驗，使用戶超前感受產(chǎn)品的效果。其三，突出的構(gòu)想性。虛擬環(huán)境的創(chuàng)設(shè)反映了設(shè)計者的構(gòu)想力，虛擬技術(shù)的發(fā)展離不開想象力，在想象力的支撐下，虛擬世界的內(nèi)容以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展?jié)摿哂袕妱诺膭恿?。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)造的三維世界是現(xiàn)實與想象的結(jié)合，因此，想象力占據(jù)著該技術(shù)領(lǐng)域的制高點，使其不斷提供新的交互方式、新的感官體驗等成為可能。其四，突出的感知性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)表現(xiàn)出的多感官體驗，是交互的特征之一，而這建立在多種硬件設(shè)備的支持之下。從最基本的頭顯和手柄兩部分僅僅提供來自視覺和觸覺的部分感受，到借助VR座椅、運動傳感器等多種類型的傳感設(shè)備，使參與者能夠較為全方位地感受虛擬現(xiàn)實環(huán)境中給人帶來的體驗，有效增強了現(xiàn)實性。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計融合的價值

總體來看，衡量虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用成功與否的標準之一是沉浸感的感受度，也是衡量產(chǎn)品設(shè)計是否成功的關(guān)鍵之一。相比傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計過程，虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建出的三維立體環(huán)境的優(yōu)勢在于不需要如傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計一樣在二維與三維視角之間切換，在三維環(huán)境下有效提升了產(chǎn)品信息之間交互的準確性和效率。

一方面，市場與社會發(fā)展有著密切的關(guān)系，現(xiàn)代社會需求的變化使產(chǎn)品定位發(fā)生變動，包括產(chǎn)品的研發(fā)周期、產(chǎn)品的類型等都在提升，為了適應(yīng)這一變化趨勢，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計，大大縮短了產(chǎn)品設(shè)計的時間，適應(yīng)了社會的快節(jié)奏需求。

另一方面，產(chǎn)品設(shè)計的整個環(huán)節(jié)的提升也與之密切相關(guān)。與傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計相比，虛擬技術(shù)運用下的產(chǎn)品設(shè)計在造型的定位、色彩的選擇、材料的測試、功能的展示等環(huán)節(jié)都采用各種參數(shù)計算，使產(chǎn)品設(shè)計的各個環(huán)節(jié)都能夠達到最優(yōu)化，而依托于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在產(chǎn)品成型后的展示與評估方面，其包含的理念能夠更好地展示給受眾，從而增強了產(chǎn)品的體驗感。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計的相互融合

3.1 外形草圖設(shè)定階段

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行產(chǎn)品外形的草創(chuàng)，設(shè)計師可以在三維空間內(nèi)隨意進行創(chuàng)意角度的繪制，打破了傳統(tǒng)二維平面因缺少立體化和體量感而不能全面展示造型的缺陷。在三維空間中，任何一條線條都是帶有空間坐標的模型，其優(yōu)勢在于設(shè)計師能夠從各個角度對線條進行觀察與修改，而在模型草圖初步成型后，設(shè)計者能夠借助虛擬現(xiàn)實設(shè)備對造型結(jié)構(gòu)、色彩搭配等基礎(chǔ)部分進行調(diào)整與優(yōu)化，這大大節(jié)省了產(chǎn)品成型的時間和耗費的精力。以文創(chuàng)產(chǎn)品的外形設(shè)計為例，依托于草圖設(shè)計方案模型Tilt Brush的VR繪圖應(yīng)用，能夠直接將設(shè)計模型進行立體展示，從而確定最佳的文創(chuàng)產(chǎn)品外形，這避免了產(chǎn)品因外部造型的缺陷而導(dǎo)致不必要的產(chǎn)品研發(fā)風(fēng)險。

3.2 產(chǎn)品布局研發(fā)階段

產(chǎn)品布局的研發(fā)是以外形草圖為基礎(chǔ)，進入數(shù)字建模階段，大大避免了不合理問題的出現(xiàn)，也節(jié)約了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計參照紙質(zhì)手稿或草圖的時間。產(chǎn)品設(shè)計的合理與否與布局安排的科學(xué)性密切相關(guān)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在大數(shù)據(jù)的支撐下，對產(chǎn)品各部分的布局進行具象化再現(xiàn)，這離不開Rhino、Solid-works、PRO/E等三維建模軟件的使用，其優(yōu)勢在于能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行添加、刪減、微調(diào)，從而得出較為合理科學(xué)的產(chǎn)品模型。此外，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以進行布局渲染，布局渲染最直接的目的是增加交互式體驗，此階段是對產(chǎn)品進行環(huán)境、色彩、光源、紋理等角度的優(yōu)化布局，這得益于大數(shù)據(jù)平臺以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的三維立體化展示空間。例如，空氣凈化器與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合，通常要考慮光源、溫度、空氣等諸多物理因素，通過對數(shù)據(jù)的分析演算得到最佳方案，有效提升產(chǎn)品自身布局的合理性與交互性。

3.3 產(chǎn)品評測階段

產(chǎn)品設(shè)計的合理與否要接受一定的測試和考慮一定的可能性因素?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)，在確定產(chǎn)品模型之后，應(yīng)對可適配的材料和加工產(chǎn)出等過程進行計算模擬，評測產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)是否合理科學(xué)，從而避免后期多次重復(fù)修改的問題。例如，針對運動性較強的產(chǎn)品要考慮現(xiàn)實運動中的協(xié)調(diào)關(guān)系，對可能涉及的因素和環(huán)節(jié)進行充分測試，以設(shè)計出符合動力學(xué)理論的仿真設(shè)計產(chǎn)品。此外，產(chǎn)品宣傳也是評測的重要環(huán)節(jié)，用戶直接參與體驗，能夠直接得到真實的使用數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行計算分析，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行算法修改，優(yōu)化與提升產(chǎn)品的性能。因此，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計的評測結(jié)合，能夠減少設(shè)計環(huán)節(jié)和反復(fù)修改導(dǎo)致的材料浪費與時間流逝，大大節(jié)約研發(fā)成本。

4 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為計算機科學(xué)的先進技術(shù)之一，有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，而其表現(xiàn)出的突出性特征和優(yōu)勢技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計過程相互融合，使其整個設(shè)計制造過程得到了優(yōu)化升級，極大地便利了產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科技領(lǐng)域具有的獨特優(yōu)勢將促進產(chǎn)品設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展。

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