浅述虚拟现实在产品设计表现中的应用

魏国

（西华大学艺术学院 四川成都 610039）

浅述虚拟现实在产品设计表现中的应用

魏国

（西华大学艺术学院 四川成都 610039）

在科学飞速发展的今天，技术正从方方面面改变着我们的世界，这其中也包含产品设计。许多技术的革新使得产品设计不再拘泥于传统的方法、手段，同时还大大缩短了开发周期，使其更加适应现今现代化的生产要求，其中最重要的便是虚拟现实技术。本文主要从虚拟现实技术概述及特点入手，重点对虚拟现实技术在产品设计中的应用及未来市场发展前景进行了分析，希望给行业相关人士提供一定的参考和借鉴。

虚拟现实；产品设计；应用

1 引言

在产品设计过程中使用虚拟现实技术能够通过网络用户端将设计目标产品进行多角度、全方位的模拟展现。随着虚拟现实技术的不断发展，虚拟数字化产品设计从初期的产品名称、货号、图片展示，逐步发展到现在的全方位细节特点、视频音频展示、3D展示。虚拟现实技术的发展，使得产品设计取得了跨越式的发展。

2 虚拟现实技术概述及特点

2.1 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术（VR）又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域。是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术（VR）主要包括模拟环境、自然技能、感知以及传感设备等方面。具体来说，主要表现为以下几个方面：①模拟环境是由计算机构建而成的三维模拟环境；②感知指的是理想的VR应该具有的人的全部感知；③除了由计算机图形技术形成的视觉感知外，还有触觉、听觉、运动、力觉、嗅觉和味觉等一系列感知；④自然技能指的是人的头部转动或者眼睛、手势等其他人体的行为动作，是由计算机参与处理得到的相关数据，并对用户的输入形成及时的响应，同时反馈到用户的五官；⑤传感设备指的是能够对人物的动作予以抓取，并对动作予以及时捕捉的设备。

2.2 虚拟现实的特征

2.2.1 沉浸感

“沉浸”可以理解为身临其境的意思。用户不仅仅是利用双眼或者大脑进入虚拟环境，而是全身心的完整的进入到虚拟环境中。当用户投入到计算机创造的虚拟的三维空间内，能够真切的感觉到身边的一切都是真实的。在这个过程中虚拟现实技术使得身体在知识探索过程中能动作用得到了保障。

2.2.2 交互性

在虚拟现实技术配置了一种开放，互动的虚拟环境，这种技术的使用者能够通过三维交互设备操纵计算机给出的对象，与此同时还能够使得虚拟环境中的对象应对环境作出应有的反应。

2.2.3 构想性

所谓“构想”指的是利用虚拟现实技术能够模拟出很多现实生活中原本不存在的或者极不容易被观察到的环境，用户能够从虚拟环境中得到感性与理性的认识，得到启发，萌发创造力，拥有意识上质的飞跃。

3 虚拟现实技术在产品设计中的应用

3.1 三维模型仿真

虚拟现实技术在多个领域得以应用，其中模拟仿真用的最多。在产品设计过程中使用虚拟现实技术打破了以往的设计方法，通过三维建模软件的使用能够将三维模型予以数字化操作。这种3D绘图的形式能够在材质、造型以及光影环境的模拟能力、颜色的多样性等方面给设计师提供丰富的设计构思、多元化的表达方式以及精准的数据信息，从而照片效果的真实性。在产品设计过程中使用虚拟现实技术不仅能够充分体现出设计师的想法，还能为开发商及用户提供更加形象具体的概念，从而在生产制造前给用户提供一个完整、直观的产品印象，有效实现了产品设计由面向体的表达的突破。如Alias，Soft image，MAYA及3DMax的Modeling等计算机辅助设计CAD软件及三维动画软件都能实现此功能。因此，虚拟现实技术与三维模型的模拟仿真息息相关，三维模型的模拟仿真应用虚拟现实技术的前提和基础。

3.2 虚拟环境仿真

所谓虚拟环境仿真指的是由计算机模拟的三维环境，并用来完成对产品的物理方面、机能方面、操作与模拟方面的分析。在虚拟环境中，使用者可以达到身临其境的效果，并对系统中的每个对象进行操纵，同时还具有听觉、触觉、嗅觉等多媒体功能，使得虚拟环境仿真的方式更加主动性和多元化。一般来说，设计师在对产品在三维场景里运动的过程进行观察时，是通过自身视觉变幻来完成的。通常情况下，运用普通计算机对虚拟真实建构是无法完成的，需要借助电脑以及其它相关技术，对人在自然环境中的各种活动进行逼真模拟，从而实现人对产品的真实需要的整体把握，达到人与所设计对象的操作与交流的目的，并依据实际情况对设计进行不断的改进和调整。

3.3 虚拟界面仿真

随着经济及科技的不断发展，产品功能也日益复杂和多样化，而产品的外观造型却更加美观，体积日益变小，质量变轻。所以，产品的显示界面成为产品设计的又一重要课题。在这一过程中，设计师通过对多媒体工具和3D影像与音效的运用，虚拟一个界面真实的运作情况。此外，产品操作功能越来越复杂，然而在实际操作过程中，产品日益轻薄短小和无法提供足够的显示面积的矛盾也越来越突出，此时必须有一套完善的人机界面设计才能将复杂化的操作相关讯息予以完美呈现，以便使用者能够容易理解和操作。比如，在对某列车的车头进行设计的过程中，除了需要建立一个三维机车和三维模拟环境之外，还要对其显示界面来进行仿真模拟，从而体现真实列车车头的运作情况。在这一操作过程中，设计者不仅要以驾驶员身份对驾驶台上的各种设备进行操作，并对其各项使用功能进行评估，还需要对该虚拟的大型设备进行模拟操作，通过显示器从不同角度观看未来的新型车辆的操作、运行、停靠等情形，以此来判断列车车头在运行过程中是否存存在不合理的地方。这样一来，不仅节省了大量的时间和财力，还能够通过虚拟截面仿真来一边观察一边调整设计中不足的地方，节约了人力、物力，降低了成本。

4 虚拟现实技术在产品设计中的重要性及应用前景

4.1 虚拟现实技术在产品设计中的重要性

具体来说，主要表现为以下几个方面：①利用虚拟现实技术设计的概念产品实际上是一个数字化的虚拟产品，但其具有真实产品的一切特征，通过对产品各项功能的仿真模拟，设计师就像使用真实产品一样对虚拟产品进行使用，同时，还能通过虚拟设备实现在虚拟空间的自由发挥创造力和想象力；②虚拟现实技术的应用节省了以往设计中需要制作物理模型中的各项物质，节约了时间成本，此外，与传统设计过程中对产品图纸及立体模型的重塑相比，在计算机中分析、修改设计产品要方便许多；③虚拟现实技术大大降低了产品设计制造后投放市场的风险，通过对计算机三维造型功能的充分利用，实现对产品形、色、材质的不断完善，并将产品置于一个模拟虚拟的环境和情景种进行分析、预测，从而找到该产品的卖点和市场潜力。

4.2 虚拟现实技术在产品设计与开发过程中的应用前景

科技进步是虚拟现实技术与新产品的开发的基础和前提。在对新产品进行设计的过程中，虚拟现实技术能够为设计师提供了将工业化产品设计予以艺术化创造的可能，在扩展设计思路的同时，还能够从感性认识和理论认识两方面对产品予以设计、分析和评估。在整个设计过程中，设计人员不仅能够得到精神世界的自由，还能让产品设计更加艺术化和人性化。随着虚拟现实技术在新产品开发中的普及使用，科学与艺术的思维方式得以相互侵入和相互占有，艺术的创造和对产品造型美的探索又渗入科学的理论当中。简言之，虚拟现实技术设计在新产品开发中的应用是一种科学与艺术的完美融合。

随着多媒体软、硬件技术的不断发展，尤其是虚拟现实技术与多媒体技术的不断融合，不仅将设计师从键盘和鼠标上解救下来，还大大提升了虚拟现实设计技术在新产品的开发应用水平。虽然当前虚拟现实技术在产品设计上的应用仅处于起步阶段，在各个方面还有待于进一步提高。然而通过大量实践不难看出，虚拟现实技术在新产品开发设计应用方面表现出了巨大的市场潜力和广阔的应用前景。未来，随着技术的不断成熟和成本逐步降低，虚拟现实技术将会在工厂企业得以普及使用，成为商业化运营中的重要一环。

5 结语

虚拟现实技术尽管已经在诸多领域获得了比较成熟的实际应用，但是它仍然还是一门年轻的科学技术。相信在未来的短时间内，人们会着眼于虚拟现实技术的开发，将这个具有潜力的新领域日臻完善，相信在不久的将来人们就能够遨游在多维化的信息世界里，尽情的领略高科技的魅力，品尝着虚拟现实带给我们的硕果。

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TP391.9

A

1004-7344（2016）21-0274-02

2016-7-11

魏 国（1979-），男，四川三台人，教师，中科院在职硕士，主要从事轻工产品设计、计算机辅助设计等方面课程的教学与研究工作。