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虚拟现实设计技术范文1
（一）虚拟现实技术概念分析
虚拟现实技术，就是通过多媒体工具等，融合计算机与网络信息技术绘制相关图形，将仿真技术作为辅助，提升人工智能技术的应用效率与应用质量，在改进设计设施的情况下，提升其工作质量。总而言之，虚拟现实技术就是一种先进的综合性信息技术，可以创建设计多维信息空间，具有一定的发展潜能与前景。
（二）虚拟现实技术特点分析
虚拟现实技术在实际应用期间，具有感知特征、交互特征、构想特征与浸入特征。第一，对于感知特征而言，就是在视觉意外的感知之内，可以利用听觉、触觉与其他感知行为，形成对于系统结构的感知。从理论方面而言，虚拟现实技术可以具有人类所有的感知能力，然而，我国当前虚拟现实技术受到一定限制性影响，只能拥有除了视觉意外的感知能力1。第二，对于交互特征，就是在模拟环境内，利用虚拟现实技术对物体进行操作处理，可以得到准确的反馈信息数据，例如：利用虚拟现实技术，对物体进行感知，可以获取准确的重量信息数据，同时，虚拟现实技术可以随着物体的移动而获得感知的移动2。第三，虚拟现实技术的构想特征，就是在实际构想期间，丰富虚拟现实技术的想象功能，拓宽人类的视野，使其可以获取更为丰富的知识。此类构想除了存在于现实环境与物体中意外，还涵括其虚拟空间之内3。第四，对于浸入特征而言，就是虚拟现实技术在实际应用中，可以成为理想或是存在的结构，将人类视为主体，反应出对于模拟环境的真实感受，最为理想的虚拟现实环境，甚至可以达到难以区分真假的效果，像是处于真实环境中。
二、虚拟现实技术关键技术分析
在虚拟现实技术中，存在较多关键技术，在对其进行应用期间，需要科学分析关键技术的应用要求，提升自身工作质量。第一，环境建模关键技术。此类技术的应用，就是相关人员在建设三维环境之后，获取的信息数据，然后利用虚拟现实技术建立专门的环境模型，除了可以提升模型建立准确性与可靠性之外，还能优化其发展体系。在环境建模技术实际应用期间，存在较多可以参考的数据信息，可以提升其工作效率与工作质量4。第二，触觉反馈关键技术。在应用此类技术的过程中，需要利用虚拟现实技术，建设专门的系统，对其进行中直接的操作处理，所生成的环境具有一定真实性优势，可以提升其精确性，发挥虚拟现实技术的应用作用5。第三，系统集成关键技术。在虚拟现实系统实际运行中，其中涵括这较多感知模型与信息数据，因此，相关设计人员需要科学应用系统集成技术，提升其工作质量。通常情况下，在应用信息集成技术的时候，相关技术人员会应用数据转换技术与数据合成技术等，提升虚拟现实技术的应用质量。
三、环境艺术设计中虚拟现实技术的应用措施
在环境艺术设计过程中，相关人员需要科学应用虚拟现实技术，提升设计工作质量，创新工作形式，利用室内与室外各类空间元素等，对空间进行良好的组合与规划。对于室内环境设计、建筑环节设计、道路设计与绿化设计工作而言，相关技术人员需要将其作为自然基础条件，科学应用虚拟现实技术，逐渐提升环境艺术设计工作质量，优化其工作体系，达到预期的设计目的。具体设计措施为以下几点：
（一）直观展现艺术设计形象
环境艺术设计人员在应用虚拟现实技术的过程中，需要直观展现出艺术设计形象，提升设计工作质量。首先，在我国城市化建设期间，房地产业也开始发展，在对环境空间进行设计的时候，设计人员需要科学应用虚拟现实技术，对城市规划设计进行全面的优化，建设完善的规划设计方案，利用虚拟现实技术直观的展示相关设计方案，将手绘图纸方式，改革为电脑效果图与动漫图，提升技术应用水平，达到良好的设计效果。其次，在应用虚拟现实技术开展设计工作的时候，需要将其科学应用在环境设计中，制定完善的设计方案，发挥其工作优势，与传统的设计技术相较，虚拟现实技术的应用，可以通过软件平台与硬件平台等，形成真实的设计环境，为客户提供触觉与听觉的感官刺激，使用户可以产生身临其境的感触，在大脑中形成空间记忆，吸引客户的注意力，提升环境艺术设计工作质量与可靠性。
（二）提升预算准确性
环境艺术设计人员可以利用虚拟现实技术，提升预算工作的准确性，对项目建设造价进行计算与控制，除了可以对结构建设与材料进行预算之外，还能提升预算数据信息的准确性，减少预算偏差问题。例如：环境艺术设计人员在应用虚拟现实技术对大型城市规划方案进行预算期间，可以对大型建筑结构进行全面的设计与处理，减少其中存在的预算偏差现象，降低材料损失问题，提升企业的经济效益。
（三）促进设计双方互动力度
环境艺术设计人员在应用虚拟现实技术的过程中，可以为客户提供良好的设计方案，与传统设计方式相较，可以提升与客户之间的互动效果。在实际设计期间，设计者需要全面考察各类设计元素之间的关系，丰富艺术设计空间功能，提升虚拟现实技术的使用价值，在设计时与客户之间相互沟通与合作的情况下，可以提升其工作质量，优化环境艺术设计体系，增强其工作效果。同时，设计者可以为客户提供设计成果的演示服务，促进二者之间的交流。
（四）配景展现措施
环境艺术设计者需要科学应用虚拟现实技术对配景进行展示，提升技术的应用价值，例如：植物配景的展现、任务配景的展现等，使其可以烘托良好的景观，提升环境艺术设计工作质量与水平。
四、结语
在环境艺术设计期间，相关设计者需要科学应用虚拟现实技术，提升技术的应用质量，优化其工作体系。环境艺术设计者在实际工作中，需要制定完善的设计方案，发挥虚拟现实设计技术的应用作用。
作者:张斌 单位:福建师范大学美术学院
注释：
1.李玲.探讨环境艺术设计中虚拟现实技术的应用效果[J].中国房地产业，2015（11）：62.
2.伍星,田艺龙,刘谦益等.基于虚拟现实技术的环境艺术设计发展[J].艺术科技，2015（5）：168.
3.何博知.虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用研究[J].大众文艺，2012（7）：95-96.
虚拟现实设计技术范文2
关键词： 虚拟现实技术； 虚拟教学系统； 感知； 交互； 沉浸
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）12-72-03
Research on the design of virtual teaching system based on virtual reality technology
Yang Xuchao
Abstract： The educational characteristics of virtual reality include multi-perception， interactivity， immersion and imagination. To design the virtual reality system， the advanced education idea should be taken as the guidance， a virtual perceptive teaching system should be built by giving full play to the virtual reality technology， to design the virtualized scene， classroom， experiment， roles and situation， and the student should be allowed as a role to experience the virtualized natural phenomena and process of things evolution， so as to support student learning， exploration and discovery.
Key words： virtual reality technology； virtual teaching system； perception； interaction； immersion
0 引言
虚拟现实（Virtual Reality简称VR）是近年来的一个研究热点。
1965年，有“VR之父”之称的计算机图形学创始人Ivan Sutherland，曾在IFIP会议上做了题为“The Ultimate Display”的报告，第一次提出了虚拟现实的概念[1]。这一提法对“虚拟现实技术”来说，具有里程碑的意义。
1989年，美国的VPL公司宣布完成虚拟现实系统RB-2（Reality Built for2），VPL公司的创始人Jaron Lanier正式提出了“虚拟现实”一词，从此进入虚拟现实阶段[7]。
从上世纪90年代至今，“VR”进入全面发展阶段，并开始在各领域绽放异彩，从而，逐渐走向实际应用[6]。近年来，VR技术的应用领域十分广泛。VR应用到教育领域中，既是虚拟现实自身发展的需要，也是教育发展的需要。
虚拟现实教育特性归纳为四重性即：多感知性、交互性、沉浸性以及构想性[4]。
VR的教育应用价值是，可以建立虚拟的学习课堂，把相应知识进行情景化设计，形象直观地展现在学生面前，允许学生以角色的身份，“身临其境”地去体验类真实生活中无法观察到的自然现象、或事物的变化过程。学生沉浸在这样的虚拟现实学习环境中，通过多层次的感知，获得类似真实的体验效果，全方位地获取信息，主动自然地对知识进行认知和建构，在沉浸于探索活动之时，跳一跳，摘到果子。
1 虚拟教学系统的设计原则
教育是一个复杂的系统工程，作为一个结构完整的虚拟教学系统设计，教育性是根本属性、此外还必须兼顾知识性、计算机虚拟技术特性、科学性与艺术性等方面。因此，虚拟教学系统设计必须遵循以下原则。
⑴ 运用先进教育学习理论作指导的设计原则
在教育理论体系中，学习理论经历了由行为主义到认知主义、认知主义到建构主义、又由建构主义到情境认知与情境学习理论的演变和发展过程。这些学习理论都在不同的时期指导了CAI写作，并成为CAI发展不可或缺的重要推手。
本研究课题其本质是教育性，核心是教育创新。因此，虚拟教学系统的设计必须要有教育学习理论做指导，否则系统的设计也就成了无源之水，无本之木，系统也就缺少了教育的属性。
通过对教育学习理论的分析，吸取其中对课件写作有益的经验，指导课件写作实践，可以使虚拟教学系统的设计更符合教育规律。
⑵ 人机交互界面设计的原则
交互性是VR在教学上最有价值的应用。对于一个好的虚拟教学系统来说，人机交互设计很关键，虚拟现实教育的多感知性、沉浸性以及构想性就是要通过人机的有效交互产生效果，学生的参与、学生的“角色”扮演，学生的体验都必须获得交互性的支持。
在进行虚拟教学系统设计时，要考虑界面的可视化、一致性、简洁性、易用性、直观性、可控性和及时响应等原则，充分考虑到要适应学生的心理与情感需要；要适应学生的生理特征、行为特征等，把系统的交互设计看作是教学设计的最重要内容之一。
⑶ 虚拟现实四重性原则
基于VR建构的教学系统，在于通过感官刺激，使学生沉浸于虚拟教学系统中，体验逼真的情境教学并主动动脑动手参与交互，以达到高效学习和提高技能。
⑷ 功能模块化，提高复用性原则
系统的模块化设计，考虑学生的个性化需求，允许定制学生适合的学习内容。
2 虚拟教学系统的指导思想
在教育的理论体系中，行为主义学习理论、认知主义学习理论、情景认知理论、建构主义学习理论以及远程学习的交互理论都曾不同程度地指导着CAI写作。
⑴ 行为主义把学习看做是由刺激与反应（即“S―R”）形成的联接。曾指导了早期的CAI写作；另外，程序教学的小步子策略至今仍深刻地影响着CAI写作。
⑵ 认知主义对CAI的启示是：要以学生为本，从学生的内外因素两个方面来创设课件情境，外因提供刺激，驱动内因去认知知识，课件情境的设计就必须考虑学生的认知特点，必须要将知识性与趣味性相结合，以激发其好奇心和发现欲，诱发其质疑、猜想和认知、激发学生的学习兴趣。
⑶ 建构主义理论强调学习的主动性、社会性和情境性。因而，“情境”、“协作”、“会话”、“意义建构”构成了建构主义的四大要素。对CAI的启示是： 学习要在一定的情境中，通过协作活动和会话交流而建构意义。
⑷ 情境认知与学习理论更加强调情境对于学习的重要性。认为知识具有情境性，学习是基于社会情境的一种活动，知识的意义不能脱离具体的情境产生[8]。因而要通过设置真实的实验环境（基于工作岗位的、基于知识内涵的）、或借助计算机信息技术设计的虚拟情境，来提高学习的有效性，并保证知识向真实情境的迁移。
可见，VR的教育应用与教育学习理念的精华是相一致的；设计适合学生学习的虚拟现实学习场景、创建情境化教学平台，是虚拟教学系统教学设计的主要形式。教学设计要强调参与者的交互性与沉浸感，以有效提高学生学习的主动性，进行更好的知识建构。
3 系统教学功能的虚拟设计
⑴ 虚拟课堂的设计
对课堂场景的虚拟设计，使教学脱离传统的学习场所，突破了时空的限制，学生可以自由自在地在虚拟课堂中学习，犹如沉浸在真实课堂一样，让教学变得轻松而实效。
⑵ 虚拟实验的设计
设计和建立虚拟实验室，是一种高效而且新颖的实验方式，不仅可以避免实验自身存在的安全隐患，而且可以节约实验成本，不用顾虑实验条件、环境和时空上的限制，学生可以随时随地地完成实验内容。
⑶ 技能训练功能模块的设计
VR的沉浸性和交互性，允许学生以角色的身份参与到虚拟的学习环境中，去尝试和体验情境学习活动，这非常有利于学生的技能训练。例如汽车维修的虚拟技能训练、电器维修技能训练等职业技能的训练，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。
⑷ 虚拟情境设计
应该说，最理想的学习是发生在真实情境下的学习，但客观地说，真实情境的学习条件可遇而不可求。因而，对情境进行虚拟设计就是现实的选择了。
在虚拟教学系统中，创设与现实情境相类似的高度逼真的虚拟学习情境，代替书本描述或代替抽象语言的描述，使教学的过程与现实的问题解决过程相类似，有利于刺激学生的感知、沉浸与构想，从而使得学习有效发生。
⑸ 虚拟角色的设计
虚拟角色支持学生成为学习活动的“角色扮演者”，学习的过程则是角色参与的活动过程。教学情境的创设应营造一个利于“角色”主动探索的学习共同体和实践共同体，支撑知识的社会协作性建构。角色扮演者在虚拟的情境中，可以身临其境的体验情境化的教学。可以自由地、主动地与虚拟对象进行交互，通过协作活动和会话交流而建构意义，符合建构主义理论的学习理念。
4 虚拟教学系统的教学策略设计
4.1 案例学习策略的设计
案例教学，既是针对一个真实事件的再现与思考，也是对这一典型事例的反思与探讨。案例制作的原则有以下。
⑴ 案例设计要突出主题、把握主线，要保持案例真实性、典型性、完整性、趣味性原则，阐明事件发生的时间、地点、背景，注意处理好事件中的一些戏剧性的突变，使得案例直观明了、富有悬念，能有效地反映出事件发生的特定教育背景，并能给予启示。
⑵ 感知性、沉浸性原则，可以使学生亲身体验和感悟现实中的真实问题。
⑶ 案例设计应能提出关键问题，且能提出有效的解决办法、及提供对这种解决问题方法的评价，以便为新的决策提供参照点。
案例教学是开启学生思维大门的钥匙，也是发展技能的重要渠道。好的案例无疑可促使学生更快地适应工作情景的挑战。有利于培养学生分析问题解决问题的能力。
4.2 情境学习策略设计
情境化是虚拟现实特性在教学上的最有价值的又一体现。
在逼真情境认知环境下的虚拟教学系统的学习过程，也被称为情境性教学，通常通过借助“VR”技术进行虚拟学习情境设计来实现。
情境的模拟或基于真实工作岗位、或基于知识的本质内涵要求，是学生获取知识，理解知识并基于一定的社会文化情境建构意义的最佳环境。
4.3 协作学习策略设计
“协作”是建构主义学习理论的要素之一。“协作学习”可以使得学生在一定的情境中，通过协作活动和会话交流活动中而建构意义。因而对教学具有独特的应用意义。
合作、交互、角色参与、信息共享和活动共享是实现“协作学习”的重要渠道。因此，在虚拟学习设计中，必须提供以上活动的机制，提供在线的网络对话、学习论坛、共享白板及电子邮件、留言板等交互方式。
4.4 自主学习策略设计
自主学习（autonomous learning）指学生自主选择学习内容、学习方法、学习的监控、评价学习结果的过程。自主学习强调学生的主体性和学习能动性，教师则是教学活动的组织者、参与者和指导者。
基于VR的网络教育创设的是一个开放的学习环境，学生可以在虚拟世界中自由翱翔，最大程度的发挥学习者的自主性，通过自己的探究活动和与其他学习者的协作学习来建构知识。
4.5 探索学习策略设计
利用VR技术可以对各种教学内容的假设对象进行虚拟构建，所呈现的结果应能直观生动地揭示规律，或给予的启示。例如，在化学虚拟试验中，学生可根据假设，进行不同分子的组合，通过对虚拟的结果进行探索式的研究，很有可能得出新的发现，有利于培养学生的创造性思维和能力。
5 结束语
利用VR技术，可以对学习场景、角色、情境等进行虚拟设计，结合各种有效的学习策略，有力地支持学生学习、探索和发现。
虚拟教学系统虽然是教学的辅助工具，但为教育提供了一种全新的思想方法和教育手段，它将促使教育形态、教育环境、教学过程的基本要素及相互关系发生重大变革。
参考文献（Reference）：
[1] 宗光华.高层建筑擦窗机器人[J].机器人技术与应用，
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[2] 赵沁平教授谈虚拟现实技术的应用前景[EB/OL].http：//
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[3] 张翰峰.第二代WWW标准语言VRML PC WORLD
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[4] 黄鑫.基于VR技术的虚拟教学应用研究[D].华中师范大学，
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[5] 曾芬芳.虚拟现实技术[M].上海交通大学出版社1997.
[6] 张倩苇.虚拟现实技术与教育[J].电化教育研究，1998.2：
29-32
[7] 徐大敏.于兆勤.郭钟宁.虚拟现实技术及其应用与展望[J].机
床与液压，2006.7：35-36，79
虚拟现实设计技术范文3
在风景园林设计工作中要求内部景物变化之间要有很好的灵活性。所以在设计之中，设计者们就应该对完工后的园林在脑海中有一个清楚感知。在传统的设计工作中，设计者们通常是采用制作一个沙盘或是绘制平面图来检验设计的效果。这种办法的缺陷在于不能让人有身临其境的感受，只能在设计角度上进行认识，而不能产生心灵感应。而运用虚拟现实技术则可以实现这方面的效用。
虚拟现实技术通过计算机三维技术来展示设计的立体结构，在计算机中三维模型是由许多的不同“面”构成的，设计实体的结构越复杂，对“面”的数量以及质量的要求的越高，在风景园林设计中经常会有如假山、池塘、雕塑等物体，这些景物的形态结构千姿百态，如果要通过计算机技术表现出来，那将是一个极为复杂的工作，比如一块形态万千的石雕塑像，在电脑的模拟图像中可能会包含几百万个面，这对于目前的计算机技术来讲是比较困难的，所以在将虚拟现实技术有效地应用于风景园林设计工作中还需要走很长的一段路。
虽然现在虚拟现实技术还有很多困难，但是这并不能阻止这项技术的开发和应用。经过技术人员的长期努力，虚拟现实技术已经衍生出许多功能，目前使用较多的是VRML以及3DSMAX这两项技术。其中VRML主要是通过运用三位图像语言技术对设计进行描述，创设出一个模拟世界，设计者可以随意的进出这个模拟环境，依据自己的想象创设任一虚拟的环境，将自己的设计理念在虚拟环境中呈现出来。而3DSMAX技术的应用范围就更加的宽广，它作为VRML的传输基础，还能够实现使用摄像头在三位虚拟环境中进行引导，还可以通过活动控件来增加浏览的内容。
现在虚拟现实技术在风景园林的设计工作中已经得到了广泛的运用，运用虚拟现实技术可以从多种运动变化的角度实现对风景园林设计的全方位感受，增加了风景园林的模拟运动方式，设计者可以根据自己的需求选择适宜的模拟运动方式。使用虚拟现实技术可以实现从微观的角度来对园林设计合理性进行分析，对设计细节能有更好的把握，使设计者能够从全方位、多角度来对设计园林的美感及条理性进行考证。而且虚拟现实技术可以根据一年四季的变化进行元素编辑，根据不同季节的特色设置不同的颜色，给人以季节变化的真实感。此外，运用虚拟现实技术可以方便群众、建设者、投资者及管理者等园林的相关人员更好的了解到园林的设计方案和完工后所能达到的效果，大家可以针对自己的理解和诉求提出修改的意见，使园林建成后更加能够满足社会的要求。
二、虚拟现实技术在风景园林设计上的发展前景
目前虚拟现实技术正在随着计算机网络技术的普及发展而飞速前景，虽然目前还有很多技术上的困难，但是与传统的二位平面技术相比较已经实现了技术突破。在信息的传输上更加的方便，各种园林景观都可以通过虚拟现实技术显示出来，并且打破空间维度的制约，在季节、色彩、声音、空间等多角度进行模仿，使设计者能够获得更加全面的信息，运用现代技术手段，赋予设计中的园林景物以内涵，通过三维技术将园林的物质性充分表现出来，让设计者们从内心感受到景物带来的美感，使虚拟设计效果更加完善，为改进园林设计提供参考，促使风景园林设计方法的变革。
三、总结
虚拟现实设计技术范文4
论文摘要：文章在介绍虚拟现实技术等相关概念的基础上，探讨虚拟技术的在产品概念设计中的应用，这项技术的使用让设计思路和设计表达更上一个全新的台阶，在产品的开发过程中，保证产品开发的一次性成功。
目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，虚拟现实技术的应用，使设计思路和设计表达如虎添翼。让人多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，大大减少了投放市场的风险性，也为 企业 决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。
一、虚拟现实与虚拟现实技术
（一）虚拟现实（virtual reality，vr）及虚拟设计（virtual design，vd）
虚拟现实（virtual reality，vr）是利用 计算 机省城一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，实现用户与该环境直接进 自然 交互的技术。这里所谓模拟环境就是计算机生成的具有色彩的立体图形，它可以是某特定现实世界的真实体现，也可以是纯粹构想的世界。传感设备包括立体头盔、数据手套、数据衣服等穿戴于用户身上的装置和设置现实环境中的传感装置。自然交互是指用日常使用的方式对环境内的武体进行操作并得到实时立体反馈。虚拟现实是一种全新的人机交互系统，它能对介入者产生各种感官刺激，如听觉、视觉、嗅觉、触觉，给人身临其境的感觉，人能以自然的方式与计算机生成的环境进行交互操作。
虚拟设计是以“虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段”，借助这样的设计手段，设计人员可以通过多种传感器与多维的信息环境进行自然地交互，实现从定性和定量综合集成环境得到感性和理性的认识，从而帮助深化概念和萌发新意。
（二）虚拟现实技术
虚拟现实技术是人的想象力和 电子 学等相结合而产生的一项综合技术，它利用多媒体计算机仿真技术构成一种特殊环境，用户可以通过各种传感系统与这种环境进行自然的交互，从而体验比现实世界更加丰富的感受。
二、概念设计的定义及内涵
pahl和beitz在《engineering design》一书中提出“概念设计”这一名词以来，人们对概念设计进行了十几年的研究。他们将其定义为：在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理极其组合等，确定出基本求解途径，得到求解方案，这部分设计工作叫做概念设计。
国内的学者也对概念设计进行了大量的研究，其中邓家褆在《产品概念设计》一书中将“产品概念设计”定义为“由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的，可组织的，有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具体、不断进化的过程。”
在几十年的时间里，人们对概念设计的研究日益增加、不断深入，使概念设计的内涵更加广泛和深刻。主要体现在:根据产品生命周期各个阶段的要求进行市场需求分析、功能分析、功能的工作原理、动作行为的构思、行为载体的选择和方案的组成的等。可见，确定方案是概念设计的最终结果，产品生命周期全过程的满足才是概念设计的关键。设计方法上更加全面融合各种方法，寻求综合最优方案，同时使设计更具创造性。
概念设计是对产品或部件的构思，目的是捕捉产品的基本形状。这个阶段，产品的形状和精确尺寸尚未确定，设计人员有一定变更自由，所以尽可能考察设计方案，以便选出生产成本最低、创意良好的方案。利用传统的计算机辅助设计，往往多是二维交互工具，缺乏三维或者多维的功能，但是产品却是三维的部件，这样必然导致人机交互效率低。现行的计算机辅助设计系统要求定义零件的尺寸，而在产品的概念设计阶段这样的尺寸可能无法精确得到或者根本没必要精确定义，这样必然影响设计效率和周期。传统的计算机辅助设计需要两类人员配合，即产品的设计人员和电脑绘图员，产品设计人员有关产品的概念信息通过草图或者口述的方法传达给电脑人员，这样导致信息的丢失或者绘图者的曲解，而如果设计者本人直接参与电脑辅助设计建模的话，由于现行的电脑辅助设计系统的操作复杂和交互能力若，大大分散了设计者的精力，限制了思路。为了克服这样的限制，充分发挥设计人员的创造性，人们开始把虚拟现实技术引入计算机辅助设计系统进行概念设计，将虚拟现实技术和概念设计有效结合，利用丰富直观的交互手段，在虚拟环境中进行概念设计，从而节省产品精确描绘和尺寸定义的时间，这就是基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计，即虚拟概念设计。
三、虚拟概念设计的研究方向和应用前景
（一）概念设计中应注意的两个问题
1. 虚拟现实环境下的概念可视化。概念可视化是指设计师透过画面或者模型，将市场的需求转换成可视化的具体形态。概念设计是否能符合目标用户的要求，“眼见为实”的图面或者模型是最具有说服力的。
2. 虚拟现实环境下的人机交互界面。想实现人机互动，必须解决一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实就是一种基于可 计算 信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用计算机技术为核心的 现代 高科技省城逼真的视听触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以 自然 的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、互相影响，从而产生“沉浸”于等同真环境的感受和体验。
（二）虚拟现实技术在概念设计中的前景
在虚拟现实环境下，进行产品的概念设计是虚拟现实技术的基本内容。在电脑虚拟现实提供的良好的可视化条件下，对电脑辅助设计建立的三维模型在几何、功能、加工与装配等方面进行交互性的修改，利用虚拟现实给用户提供诸如视听触觉等各种感知交互手段，最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。相关人员可以对原型的各方面包括视觉效果、部件间比率进行评价。针对不同用户的爱好要求，在不同的虚拟环境中，亲自体验修改模型；选择产品的可选部件，观察设计和修改过程。
概念设计是设计过程的初步阶段，它的目的是获得做够多的有关产品式样和形状的信息，同时它又是设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是由这个阶段决定的。面对日益加剧的产品市场竞争的挑战，可以预见，基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计必有长足 发展 ，最终将与现有计算机辅助设计系统实现无缝集成。激烈的全球市场竞争，各国投入大量的资金对虚拟现实技术及其在 工业 设计领域中的应用进行深入研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。
参考 文献
[1]周洪玉，王慧君，周岩．虚拟现实及应用的研究[j]．哈尔滨理工大学学报，2005，(5)．
[2]薄瑞峰，李戈．虚拟现实技术在计算机辅助概念设计中的应用[j]．华北工学院学报，2004，(10)．
虚拟现实设计技术范文5
关键词：三维模型；虚拟现实技术；景观设计；辅助工具
三维虚拟现实技术又称为灵境技术，它是一门崭新的综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。虚拟现实根据设计者的构想，用户可以沉浸到数据空间中，将用户在一定时间内与现实环境相隔离，然后投入到可实时交互的虚拟环境中，并且驾驭其中的数据，使人有一种身临其境的感觉。
一 虚拟系统的组成
虚拟景观环境主要包括两个部分模型环境和实时漫游环境（见图）：
二 运用虚拟现实技术辅助景观设计的工作流程
工作流程：收集资料构建三维场景基于平台实现集成。
（1）模型制作
设计一个虚拟现实系统最关键的问题在于如何构建一个逼真的虚拟环境，包括三维场景、立体声音等等。在人的感觉中，视觉摄取的信息量最大，约占70%，反应亦最为敏捷。场景太简单，会使用户觉得虚假，而复杂逼真的场景又势必会增加交互的难度，并影响实时性。虚拟景观环境视觉建模中可分为：地形模型、建筑模型、地物模型三类。
（2）地形模型建模
地形是自然界最复杂的景物，对于地形平坦或起伏较小的作业区，一般不考虑地形变化而用简单的几何模型来代替，如城市的街道等。对于公园、广场等地形变化不是很复杂的区域，则可以选用手工生成地形的方式。可以在3DSMAX中跟踪绘制等高线，然后根据每根等高线的高程分别移动，应用“合成物体”中的“山脉生成命令”，将各条等高线曲线加入山体中，这样地形就大体形成了。如果只是少量的地形变化，可以采用“NURBS Surfaces”命令，创造一个控制点曲线，通过编辑个别曲面控制点来达到所需地形效果的目的。对于山丘、山林等复杂地形的地域，可以借助灰度图像来完成。使用3DSMAX中的位移（Displace）修改器制作。位移修改器通过对三维物体施加一个灰度图，利用图像的灰度明暗变化来改变对像表面结构以形成高低错落的地形地貌。
（3）建筑模型建模
对于简单的建筑，按照实际尺寸大小根据平面图在3DSMAX中用Line勾勒出建筑的底线轮廓，Extrude拉伸一定高度，形成建筑的大体轮廓，然后采用一系列操作添加门、窗、楼梯、栏杆等细节。对于结构复杂的景观古建筑，我们则采用贴图代替法。如南宁市“金汇如意坊”模型的建造。“金汇如意坊”是南宁市政府重点建设项目，它汲取中国传统建筑的精粹，整个建筑群呈现“如意”的形状，中式花街建筑群空间错落有致，其中十层高的“邕城楼”，雍容大度、气势非凡。该模型的建造就是利用逼真的纹理来表现模型的细节，在保证真实度的同时又不增加三维几何造型的复杂度，达到减少模型多边形数量的目的。尽管纹理贴图增加了下载时间和屏幕重画时间，但这比建造物体细节代价要小得多。
三 注意事项
一个VR模型的基本内容包括场景尺寸、单位、模型归类塌陷、命名、节点编辑，纹理、坐标、纹理尺寸、纹理格式、材质球等，它们必须是符合制作规范的。一个归类清晰、面数节省、制作规范的模型文件对于程序控制管理是十分必要的。在建模过程中还需要注意一下几点。
（1）比例、尺寸
在建模之前首先要确定单位，一般应用mm。在制作场景中的单体时，在有CAD图的情况下要严格按CAD建模，没有CAD图时，要参考照片、视频等资料进行建模，参照其他物体尺寸，符合常理。
（2）材质和贴图
材质标准：材质类型只能是标准材质和多维材质。Specular Level和Glossiness属性在导入到map中后将不可调节，必须前期在max中将其设置好。一般模型的材质不勾选双面；对于带有透明贴图的单面物体必须选择双面，如栅栏、树木、花草等。Ambient: 默认灰色。Diffuse: 默认灰色Self-Illumination:一般设为20-30°多维材质中没有空的（指没有指定贴图同时也没用到的）子材质。子材质的ID号必须是连续的。不能出现多维材质嵌套。材质属性Coordinates一栏中的参数都禁止改动。
（3）模型的细化
当场景模型经过最初建立、简化后，需要进一步的细画。在进行细化时，首先考虑添加能够使场景能够丰富的元素。为节省面数而用纹理表现的部分大多是建筑的细节，例如建筑立面的线条、窗框、立面上的突出物。制作时只需要在原有简模的基础上添加这些细节，使用目前建筑所用的纹理即可，这样可以在不增加纹理的基础上丰富场景。这些细节可以通过LOD控制在场景中的计算显示。模型细化在操作时布尔减操作通常要避免使用，因为它容易出错如扭曲模型、丢失面和增加许多无用的面。有两种方法可以取代布尔操作：通过样条突出二维图形和在网格模式编辑副选项。
（4）模型的优化
影响虚拟平台最终运行速度的三大因素为：VR场景模型总的面数、VR场景模型总的个数、VR场景模型总的贴图量。采用的应对办法有：① 忽略看不见的细节，忽略对整体视觉效果影响不大的细节。例如，如果建筑内部不必显示，则用实心体来代替。② 用纹理表现一些细节。③在不失精确度的前提下缩减模型的段数。段数和视觉效果之间的平衡是很重要的。当模型的段数增加，模型的平滑性会更好，但是数据量也就随之变得更大。④编辑模型的子对象和删除对场景效果影响甚微的子节点。
（5）灯光烘焙
为了让产品表现真实的光影效果，需要在3DSMAX里进行灯光设置，进行Rendertotextur烘焙处理。烘焙能把在非实时环境中渲染完成的灯光材质等效果转换到实时交互的环境中去，因此烘焙纹理的质量直接影响最终效果，提高烘焙技术非常重要。
参考文献
虚拟现实设计技术范文6
关键词：虚拟现实；工业设计；融合
随着计算机技术的快速发展，虚拟现实技术在工业设计领域的应用越来越广泛，它的出现颠覆了以往产品单一的表现形式，能够带给参与者“真实”的体验，成为现代工业设计领域的强大工具与重要手段。
1虚拟现实技术的概述
虚拟现实技术（VirtualReality）产生于20世纪80年代，由美国VPL公司创始人拉尼尔（JargonLanier）提出；因此，可以说美国是虚拟现实技术研究的发源地。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。［1］即利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟。［2］虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。其发展史大体上可以分为四个阶段且拥有三个核心特征：沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。其中，沉浸感是虚拟现实技术最重要的基本特征，参与者能够完全沉浸于虚拟的三维空间中，强调的是虚拟现实境界的逼真性；交互性是虚拟现实的实质特征，通过硬件和软件设备进行人际交互，强调的是虚拟现实系统的可操纵性；构想性是虚拟现实的最终目的之一，强调的是对人类认知范围的扩展。
2我国虚拟现实技术在工业设计中的应用及发展情况
工业设计是一种创造性的活动，以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计。［3］我国作为农业大国，长期以来的工业设计发展水平并不高，在与国外企业的比较中，过度模仿抄袭、缺乏创新意识、能力不足、设计水平低等仍是我们不得不面临的问题。随着我国经济实力的发展，众多企业将虚拟现实技术引入工业设计领域中，虽然工业发展和进程与发达国家仍存在一定差异，但是我国的工业设计也有了很大的发展。目前，我国许多科研单位已将虚拟现实技术列为攻关项目，不少高校与企业也投入这一技术到开发与研究当中。21世纪将是虚拟现实技术的时代，就工业设计领域而言，其为空客Airbus设计的虚拟座舱，就可以进行虚拟现实的设计；SONY公司TransVision，利用虚拟现实技术可增强现实样机系统等；据悉，谷歌公司刚刚成立了虚拟现实技术部门。从整体来看，虚拟现实技术已不再是遥不可及了。
3虚拟现实技术对工业设计的影响与作用
工业设计具有一定专业性和复杂性，且涉及的领域较为广泛，传统的二维平面设计方式和模式，设计样式单一、老套，已无法满足市场需求。但是，虚拟现实技术却不同，作为运用计算机对复杂数据进行的一种可视化操作，它突破了二维平面设计的束缚，以创新的可视化模式让设计师能够轻松构建互动体验，提供直接的图形程序化接口。虚拟现实技术让产品的功能、性能和质量在三维空间中完美地呈现给用户。它颠覆了以往产品单一的表现形式，使设计者在工业设计过程中可以将灵感发挥得淋漓尽致。工业设计中虚拟现实技术的引入，使设计者在进行工业产品设计时，可以更为直观地观察到产品的效果及表现情况，以便及时发现不足、解决问题，这大大提高了设计者的设计效率；同时，在三维空间中，虚拟现实技术以视觉形式更准确地反映了设计者的思想与理念。总而言之，虚拟现实技术的引用使工业设计在思想上有了质的飞跃，它的崛起将我国工业设计推向了更远的未来，在工业设计领域具有独特的应用价值。
4虚拟现实技术与工业设计互融的发展未来
对于设计师来讲，作为高集成的计算机技术，虚拟现实不仅是一个演示媒体，更是一个设计工具。虚拟现实技术已成为现代工业设计中不可或缺的手段之一。目前，虚拟现实被写进了“十三五规划”，表明了国家层面对虚拟现实的鼓励和扶持态度，以及肯定了该行业的价值和空间。继小米、乐视、腾讯之后，阿里也表明了对虚拟现实的积极态度，VR阵营又多了一名重量级的参与者。［4］作为专业设计师，以往传统的表现形式很难让客户充分理解设计师的细节处理与良苦用心；但在未来，进入VR虚拟时代之后，我们终于可以采用一种更加直观、有趣的方式来展示产品设计的魅力了。［5］虚拟现实技术正逐渐走向成熟，这一方兴未艾的计算机技术必将产生巨大的生产力。未来我们还会需要更多类似于虚拟现实技术的高新科技，它们的崛起，需要一代又一代的设计师继续努力。
5结语
虚拟现实技术与现代工业设计互融具有十分重要的现实意义，它不仅为工业设计的发展注入了新鲜血液，还带来了崭新的设计模式，更推动了现代经济的发展。在不久的将来，虚拟现实技术必然能为工业设计创造出新的天地。
作者:张楠 单位:大连工业大学
参考文献：
［2］贾晶晶.论虚拟现实艺术［J］.中国电子商务，2013.
［3］郭睿.产品设计的文化内涵和艺术表现的研究［D］.工业设计工程，2013.
