魏國

（西華大學藝術(shù)學院 四川成都 610039）

淺述虛擬現(xiàn)實在產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)中的應(yīng)用

魏國

（西華大學藝術(shù)學院 四川成都 610039）

在科學飛速發(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。許多技術(shù)的革新使得產(chǎn)品設(shè)計不再拘泥于傳統(tǒng)的方法、手段，同時還大大縮短了開發(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)實技術(shù)。本文主要從虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述及特點入手，重點對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用及未來市場發(fā)展前景進行了分析，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；產(chǎn)品設(shè)計；應(yīng)用

1 引言

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

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述及特點

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）又稱靈境技術(shù)，是90年代為科學界和工程界所關(guān)注的技術(shù)。它的興起，為人機交互界面的發(fā)展開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域。是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)它利用計算機生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(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)為以下幾個方面：①模擬環(huán)境是由計算機構(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除了由計算機圖形技術(shù)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(zhuǎn)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(guān)數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入形成及時的響應(yīng)，同時反饋到用戶的五官；⑤傳感設(shè)備指的是能夠?qū)θ宋锏膭幼饔枰宰ト?，并對動作予以及時捕捉的設(shè)備。

2.2 虛擬現(xiàn)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(huán)境，而是全身心的完整的進入到虛擬環(huán)境中。當用戶投入到計算機創(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的。在這個過程中虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(xiàn)實技術(shù)配置了一種開放，互動的虛擬環(huán)境，這種技術(shù)的使用者能夠通過三維交互設(shè)備操縱計算機給出的對象，與此同時還能夠使得虛擬環(huán)境中的對象應(yīng)對環(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)實技術(shù)能夠模擬出很多現(xiàn)實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識，得到啟發(fā)，萌發(fā)創(chuàng)造力，擁有意識上質(zhì)的飛躍。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 三維模型仿真

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在多個領(lǐng)域得以應(yīng)用，其中模擬仿真用的最多。在產(chǎn)品設(shè)計過程中使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破了以往的設(shè)計方法，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)計師提供豐富的設(shè)計構(gòu)思、多元化的表達方式以及精準的數(shù)據(jù)信息，從而照片效果的真實性。在產(chǎn)品設(shè)計過程中使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅能夠充分體現(xiàn)出設(shè)計師的想法，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完整、直觀的產(chǎn)品印象，有效實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)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(shè)計CAD軟件及三維動畫軟件都能實現(xiàn)此功能。因此，虛擬現(xiàn)實技術(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)境仿真指的是由計算機模擬的三維環(huán)境，并用來完成對產(chǎn)品的物理方面、機能方面、操作與模擬方面的分析。在虛擬環(huán)境中，使用者可以達到身臨其境的效果，并對系統(tǒng)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(huán)境仿真的方式更加主動性和多元化。一般來說，設(shè)計師在對產(chǎn)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(gòu)是無法完成的，需要借助電腦以及其它相關(guān)技術(shù)，對人在自然環(huán)境中的各種活動進行逼真模擬，從而實現(xiàn)人對產(chǎn)品的真實需要的整體把握，達到人與所設(shè)計對象的操作與交流的目的，并依據(jù)實際情況對設(shè)計進行不斷的改進和調(diào)整。

3.3 虛擬界面仿真

隨著經(jīng)濟及科技的不斷發(fā)展，產(chǎn)品功能也日益復雜和多樣化，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)計的又一重要課題。在這一過程中，設(shè)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(chǎn)品操作功能越來越復雜，然而在實際操作過程中，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，此時必須有一套完善的人機界面設(shè)計才能將復雜化的操作相關(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，在對某列車的車頭進行設(shè)計的過程中，除了需要建立一個三維機車和三維模擬環(huán)境之外，還要對其顯示界面來進行仿真模擬，從而體現(xiàn)真實列車車頭的運作情況。在這一操作過程中，設(shè)計者不僅要以駕駛員身份對駕駛臺上的各種設(shè)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(shè)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、?？康惹樾?，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(jié)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(diào)整設(shè)計中不足的地方，節(jié)約了人力、物力，降低了成本。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的重要性及應(yīng)用前景

4.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的重要性

具體來說，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：①利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計的概念產(chǎn)品實際上是一個數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品，但其具有真實產(chǎn)品的一切特征，通過對產(chǎn)品各項功能的仿真模擬，設(shè)計師就像使用真實產(chǎn)品一樣對虛擬產(chǎn)品進行使用，同時，還能通過虛擬設(shè)備實現(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)實技術(shù)的應(yīng)用節(jié)省了以往設(shè)計中需要制作物理模型中的各項物質(zhì)，節(jié)約了時間成本，此外，與傳統(tǒng)設(shè)計過程中對產(chǎn)品圖紙及立體模型的重塑相比，在計算機中分析、修改設(shè)計產(chǎn)品要方便許多；③虛擬現(xiàn)實技術(shù)大大降低了產(chǎn)品設(shè)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(xiàn)對產(chǎn)品形、色、材質(zhì)的不斷完善，并將產(chǎn)品置于一個模擬虛擬的環(huán)境和情景種進行分析、預測，從而找到該產(chǎn)品的賣點和市場潛力。

4.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程中的應(yīng)用前景

科技進步是虛擬現(xiàn)實技術(shù)與新產(chǎn)品的開發(fā)的基礎(chǔ)和前提。在對新產(chǎn)品進行設(shè)計的過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為設(shè)計師提供了將工業(yè)化產(chǎn)品設(shè)計予以藝術(shù)化創(chuàng)造的可能，在擴展設(shè)計思路的同時，還能夠從感性認識和理論認識兩方面對產(chǎn)品予以設(shè)計、分析和評估。在整個設(shè)計過程中，設(shè)計人員不僅能夠得到精神世界的自由，還能讓產(chǎn)品設(shè)計更加藝術(shù)化和人性化。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)中的普及使用，科學與藝術(shù)的思維方式得以相互侵入和相互占有，藝術(shù)的創(chuàng)造和對產(chǎn)品造型美的探索又滲入科學的理論當中。簡言之，虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用是一種科學與藝術(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)實技術(shù)與多媒體技術(shù)的不斷融合，不僅將設(shè)計師從鍵盤和鼠標上解救下來，還大大提升了虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)在新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用水平。雖然當前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計上的應(yīng)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(xiàn)實技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計應(yīng)用方面表現(xiàn)出了巨大的市場潛力和廣闊的應(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)實技術(shù)將會在工廠企業(yè)得以普及使用，成為商業(yè)化運營中的重要一環(huán)。

5 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)盡管已經(jīng)在諸多領(lǐng)域獲得了比較成熟的實際應(yīng)用，但是它仍然還是一門年輕的科學技術(shù)。相信在未來的短時間內(nèi)，人們會著眼于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開發(fā)，將這個具有潛力的新領(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)實帶給我們的碩果。

[1]王上上，盛欣.虛擬現(xiàn)實及多媒體技術(shù)在仿真中的應(yīng)用分析[J].科技傳播，2016（11）：78～79.

[2]高穎婕.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)實踐教學平臺的應(yīng)用研究[J].河北師范大學學報（教育科學版），2013，15（06）：95～96.

[3]田甜.基于Web-3D的動漫品牌虛擬專賣店展示設(shè)計與實現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（08）：112～113.

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(chǎn)品設(shè)計、計算機輔助設(shè)計等方面課程的教學與研究工作。