虚拟现实技术的实现

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虚拟现实技术的实现范文第1篇

关键词：虚拟现实、技术、应用、实现

Abstract: this article mainly from the basic concept of virtual reality technology and its application field, its application of advantages in architectural design and the realization of the virtual reality technology is discussed, and further discussed the virtual reality technology in the future architectural design of the application.

Keywords: virtual reality, technology, application, realize

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

随着虚拟现实技术的成熟发展，在建筑设计应用中的建筑、景观、地形及城市等，其高度、视角、位置、路线等都能随时随机改变和操作，实时(立即看到结果)和交互(操作者可以干预浏览的方式并控制场景中物体的运动)的漫游，让人切实感受在行走中的场景变化及动画效果，在三维立体影像和多媒体效果的支持下，不受时间和空间的限制，能够更真实、详尽的感受三维环境效果。

1虚拟现实的概述及其应用领域

虚拟现实：又称为虚拟环境或虚拟真实环境，是一项迅速发展的综合性计算机、图形交互技术。虚拟现实集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理，通过计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术，观看者通过视、听、触觉以图表及动画方式来呈现。虚拟现实改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。虚拟现实技术：简称VR，是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境。

虚拟现实的应用领域包括有：建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等建筑领域，并广泛应用于在军事、航天、医疗、工业、工程、娱乐、教育等方面。

2建筑设计中虚拟现实技术的应用及优势

2.1能够展示建筑物的整个信息

目前，建筑设计中使用的二维、三维的表达方式，只能传递建筑物部分属性的信息，并且只能提供单一尺度的建筑物信息；而虚拟现实技术在建筑设计应用中，它可展示一栋“真实”的虚拟建筑物，使人具有身临其境的感受，设计过程中除了设计者外，住户和管理部门也起到辅助决策的作用。

2.2提高了网络的实用性

设计者设计的建筑物可以通过万维网与工程单位进行沟通与交流，达到远距离浏览目的；还能以计算机语言开发与虚拟现实造型语言相结合，在Internet网应用中，虚拟现实大大提高了其普遍性与实用性。

2.3进行多方案分析与比较

在建筑设计过程中，一般会提出多个不同的建筑物设计方案，及多种对未来建筑物的形象设想。在虚拟的建筑三维空间中，能做到实时切换不同的方案，在同一个观察点或者观察序列中体会不同的建筑外观，能更好地把不同建筑方案的特点与不足进行对比。虚拟现实技术除了能够对比分析不同方案外，还能修改某个特定的局部，并能实时地与修改前的方案进行比较分析。

2.4能建立良好的专用人机接互

人机接口作为使用者与计算机沟通的桥梁，它能够表达使用者意图的转换，同时执行计算机程序；建立良好的人机接口，能大大缩短使用者对系统的学习时间，并提高了系统的使用效率。

3在建筑设计中，虚拟现实技术的实现方法

在建筑设计中，虚拟现实技术的实现由两部分组成：硬件系统和软件系统，如图3.

3.1硬件系统部分

虚拟现实的系统包括模型式和图像式。模型式虚拟现实，以虚拟现实造型语言简称VRML作为主要描述语言，这样能够通过计算机进行建筑设计的三维建模，利用效果图、三维施工图以及资料库，通过虚拟现实技术连结到资料库进行实时模拟操作。

简单的虚拟现实系统只需满足具备输入、输出功能的设备即可，简单的计算机桌面互动系统就能够构成一个简单的桌面虚拟现实系统。如果要充分实现虚拟现实技术带来的沉浸感、交互性、想象性的特征，则需要专业的信息输入设备和信息输出设备。信息输入设备的组成：键盘、鼠标、数据手套、力反馈方向盘、手柄等，信息输出设备的组成：高性能显示器适配器、单通道或多通道投影仪、偏振片、立体眼镜等。

3.2软件系统部分

如果想让观看者体验到虚拟现实技术所带来的临场感和沉浸感，并身临其境的，就要建立一个与客观世界相符合、或者是与设计者预想的设计方案相符合的虚拟三维模型。这个三维虚拟场景模型一方面能准确的表现出建筑、环境、室内等客观存在，另一方面能较真实的反映出场景的色彩、材质、阴影、光照等方面。在技术实现上，可视化三维模型的建立可分为三步：（1）几何建模，主要建立所需三维场景的几何构形；（2）形象建模，主要处理几何建模的结果进行材质、颜色、光照等；（3）行为建模，主要处理物体的运动和行为描述，如图4.

几何建模，是指三维空间的物体经并、交、差等集合运算和旋转、平移、缩放等几何变换，产生设计者所希望得到的较为复杂的立体模型的过程，它是可视化三维模型的基础。目前，我国的几何建模的软件层出不穷，有3DSMAX，AUTOCAD，SKECHUP，REVIT等，这些软件建立的模型基本都能通用互换，但比较通用的模型基本上都是基于网格技术，也即场景中的立体形体，都是由多个三角形面组成，三维形体分得越细网格就越密，形体上看起来更加逼真，不过相应的运算速度就会降低。

4结束语

目前，虚拟现实技术作为一种新技术，已经慢慢应用于军事、医疗、建筑、培训、机械等领域；在建筑设计中，虚拟现实技术的应用随着网络和计算机软硬件的发展，其应用层面会越来越广泛。网络传输的便捷与快速处理，通过计算机技术呈现出建筑设计成果，逐渐成为新趋势，在今后的建筑设计领域中，虚拟现实技术必将起到重要作用。

参考文献：

[1] 林楠. 浅析虚拟现实技术在建筑领域的应用[J]. 武汉工业学院学报, 2011,(04) .

[2] 周,王选科. 虚拟现实系统概述[J]. 航空计算技术, 2005,(01) .

[3] 金小田,张小敏. 虚拟现实技术在建筑方案优化设计中的应用[J]. 建筑科学, 2004,(02) .

[4] 李琳. 虚拟环境建模方法及应用研究[D]. 重庆大学, 2002 .

虚拟现实技术的实现范文第2篇

【关键词】：数码艺术 虚拟现实技术 室内设计技术与艺术

中图分类号： TU238+.2 文献标识码： A 文章编号：

数码艺术是一种具有技术特征的艺术，是建立在数字技术的基础上并以技术为核心的新艺术。随着计算辅助设计技术的迅速发展和建筑室内设计创作数字化的不断深入，利用计算机辅助设计的相关知识和艺术设计有机结合，设计出更多优秀的数码作品，已经成为目前艺术发展的新方向。基于数码艺术的室内设计技术研究将成为今后数码艺术中重要的组成部分。研究基于数码艺术的室内设计技术的理论与方法，对于提高室内设计师的设计表现能力以及室内设计专业未来的发展前景都有着重要意义。

随着计算机硬件技术和计算机三维图形软件开发成熟，用数字化手段，实现虚拟技术的现实，近年来已成为一个重点。虚拟现实技术将数字媒体技术、现代信息技术和视觉审美艺术融合于一体，实现空间的平面，高度，三维建模和动态全方位的立体场景漫游，通过技术手段淋漓尽致地展现室内设计艺术，完善室内设计领域的设计表达。使之更为迅捷、科学、实时。在室内设计的设计师和用户之间建立一个“真正的”桥梁，极大的丰富室内的空间艺术，也使室内设计表现朝着更为人性化、个性化的方向友好的发展。

一、行业现状

虚拟现实技术在目前世界科学技术领域中来说，还是一项比较新兴的技术，是数字技术领域的一个分支，而该项技术在现代设计艺术中的应用也还属于探索和发展的阶段，但由于其本身明显的技术优势和特点，已经体现出其独特的魅力，在设计领域中也发挥了极其重要的作用。它给人们带来的不仅仅是设计艺术视觉展示效果上的革命，更让参与其中的人们从中得到了与众不同的全新交互式体验。首先，它与传统的手绘图纸相比，更具有超现实的真实感，这种真实感是除实体仿真模型以外任何一种技术手段都无法具备和比拟的。其次就是它自然属性的人机交互，这种交互，它不仅仅局限于传统的多媒体展示手段中电脑、鼠标键盘和触摸屏的交互操作，而是模拟人的自然行为与感受，即在现实生活中的虚拟现实环境以及行为习惯来进行交互体验，这种交互在观众与作品间驾起了一座沟通的桥梁，在专业设计师与业主、消费者之间更是实现了一种零距离的交流与沟通。

二、虚拟现实技术在室内设计中的优势

传统的室内设计遵循“平面，立面，节点大样、沙盘模型”的表现模式。设计师在纸上的设计表达形式主要是通过手绘草案或效果图，虽然这种模式可以培养设计师的思维秩序，但它无法完全展开设计师的空间思维以及空间的立体效果。传统的表现形式限制了设计师的创意发挥。而虚拟现实技术的发展和应用，从很大程度上解决了这个问题。通过“虚拟实验室”，创建一个虚拟的室内空间，让设计师更直观的了解室内空间，快速进行设计分析，不仅大大的提高了设计师的创新能力，同时，通过“虚拟实验室”全面展示的设计特点，也能更完整地表达设计意图，使设计师跟业主进行更好的沟通。因此，在室内设计中使用虚拟现实技术，是一个必然的发展趋势。

（一）虚拟现实技术可以直观地展现艺术设计

随着城市的发展，房地产行业的迅速崛起，以及更多的大型公共空间环境等都需要进行设计。以室内空间设计为例，在空间设计报告论证阶段，设计手段已经历了从手工绘图，电脑效果图，建筑室内动画（建筑漫游）的发展过程。随着科技的发展，人们也在不懈的追求高科技，高品质的艺术表达，以达到最佳的视觉效果。虚拟现实技术在方案设计上有相当大的功能与技术优势，与传统的表现方法相比，更具有艺术性、真实性和创造性。通过软，硬件平台的虚拟现实技术，可以形成一个逼真的虚拟环境，给客户提供一个全方位的视觉，听觉，触觉等感官刺激的信息，使需求方有亲临现场的感觉。通过感官刺激大脑，使客户能够在非常积极和高度集中的状态下浏览和体验设计的内容，以吸引顾客的注意力，并取得更好的沟通效果。采用虚拟现实技术，设计的作品也能够更好的保存，使资料档案的管理更为方便和快捷。

（二）虚拟现实可以提高预算精确性

应用虚拟现实技术，也可以体现其在项目成本预算上的优势。因为效果图更加真实，更加全方位，它可以加强室内结构和材料预算的准确性，所以能够尽可能的避免由于预算问题而出现的错误。可以引导设计人员对结构的理解，避免在设计过程中材料预算和不必要的损失。

（三）虚拟现实技术可增强设计双方的互动性

在虚拟现实技术设计报告阶段，主要体现在设计表达的独特魅力上。比传统的手绘模式相比，虚拟现实技术与客户沟通的互动性更强。通过设计师的演示和介绍，客户可以进入虚拟空间环境的体验之中，详细的了解整个虚拟现实空间的功能，在使用过程中可能会出现的问题。使客户全方位的了解自己的项目以及将来建设完成的效果。同时，通过这个平台，也让设计师与业主之间的沟通变得更加顺畅，极大的提高了工作效率。这是传统的工作模式无法比拟的。

（四）虚拟现实技术有助于配景展现

现代环境设计虚拟现实技术的性能，除了空间的场景，配景也很重要，如植物，人物场景，汽车等都是烘托空间气氛的元素。传统的室内效果图和建筑场景动画不能直接地自行进行操作性的漫游，但虚拟现实技术却可以非常真实的虚拟场景中的人物、形象以及配景等。随着经济与城市建设的发展，我国的建设工程量在不断的增加、工程体量也在不断地增大，虚拟现实技术国际交流也愈加广泛。传统的表现方法和设计程序已经不能适应科技化、高效率、简约型的市场需求。虚拟现实技术的优越性在实际的应用中得到了充分的体现，在设计领域里逐渐扮演了越来越重要的角色。

三、虚拟现实技术在室内设计中的应用

（一）设计艺术与虚拟现实技术的对立统一

虚拟现实艺术是典型的技术与艺术相结合的产物，是一种新媒体艺术形式。在大多数人的意识中，艺术是感性的事物，是人类的感知与表达，而科学是理性的，是人们的研究与探索。如果将艺术视为人类永恒的精神家园，那么科学则是建立在经验与逻辑上的理论研究。如果按这个层面看来，技术与艺术是两个矛盾的个体，是“格格不入”的。但在事实上，艺术与技术有着密不可分的关系。在当今技术不断发展的今天，艺术家们正在进行积极的尝试，在艺术创作中应用各种科学技术手段来提高艺术创新效果；而许多科学家们，也希望通过高科技手段来提升发明创造的研究成果。虚拟现实艺术亦是如此。随着虚拟现实技术的快速发展，最开始的在医疗航天军事等领域的应用，到现在已经在越来越多的领域中得到广泛的应用。在建筑和室内设计领域，设计师们也开始利用这项技术探索新的创作思路和艺术表现形式。虚拟现实技术的出现，给在现代室内设计艺术领域的设计师们提供了新的创意空间，从而也给整个艺术领域带来了全新的历史变革和突破。

虚拟现实设计是设计师根据业主的需求，自觉地运用视听艺术进行创造性思维活动和设计表现的一个新兴领域。虚拟现实设计中，有很多从业人员会过多的注重的是它突出的技术性，但是在我们实际的项目设计运用阶段，技术与艺术的高度融合，才能把技术的优势发挥到极致。如三维建模的比例与尺度，照明设计艺术以及互动艺术等各个方面，都需要我们通过技术对这些艺术层面进行加工创造。所以，对于虚拟现实技术的应用来说，技术是设计实现的基础，而设计师对空间艺术性的把握及追求则是更高层次上的要求。这也就需要我们的设计者不断地完善自身的素质，努力掌握新的应用技术，并同时提高自身的专业素养和设计水平，将美学思想和文化艺术与虚拟现实技术融合，利用技术来提升作品的可视性和艺术性，这也是在新时代背景下，室内设计师必须具备的综合能力。

（二）虚拟现实技术的应用与发展

建筑师和城市规划者在今后的建设工作中，需要有更广泛的相关专业知识和集成，掌握更专业的技术能力和设计能力。这样一个新的工作模式，也将有发展的普遍性。在面对设计对象的变化和职能剥离，在我们的职业岗位上，将出现一个新的岗位 - 虚拟建筑师。中国目前的虚拟现实相关的研究仍处于起步阶段，发展上有一些困难，除了概念和技术的限制，最重要的是在高校教育的人才培养中，应该更加强调与重视技术与艺术，技术与设计之间的衔接和转化。应该在现有建筑教育内容的基础上，结合专业发展开拓新的专业方向。在同一时间，在参考借鉴国内外先进的经验和技术基础上，建立和完善环境设计领域室内设计教育体系和人才培养机制，建立有利的环境，建立一个完整的研究策略，并能够在不断的具体学习和实践训练中得到技术充实和能力提高；能够灵活熟练的运用技术，去实现设计的创意和构想，更好的利用设计与技术手段为人们服务，促进经济与建设的发展。这些都应当是我国当前数字时代下虚拟现实技术发展的可行之路和有力举措。

综上所述， 虚拟现实技术作为室内设计艺术与技术的融合，拥有在以前的任何一个历史时期都无法比拟的想象性、创造性和身临其境之感，其交互性，沉浸性，和构想性的特点也给室内设计艺术带来了全新的艺术语言和创作方式。它更为合理的协调了人与人之间，人机之间的交互关系，开拓了现代设计艺术领域中的一个全新的发展思路和方向。随着虚拟现实技术的蓬勃发展，其在现代室内设计艺术中的应用也会更加广泛，前景也将更加广阔。

【参考文献

[1]严林.虚拟现实在室内设计中的应用.(硕士学位论文).武汉科技大学.2010.

虚拟现实技术的实现范文第3篇

关键词：虚拟现实；室内设计；课程融合

室内设计专业教学具有较强的实践性，除了常规课程教学外，对于学生的专业考察、实践动手、毕业实习等环节来说，因缺乏时效性、针对性，往往制约该学科实践教学质量的提高。虚拟现实技术以现代计算机仿真系统为基础，通过构建虚拟三维图像技术，构建虚拟世界，增强学生对三维虚拟空间环境的视、听、触觉等感官的直接体验，让学生能够“沉浸”其中，达到室内设计实践性目标。为此，针对室内设计课程与虚拟现实技术的融合教学，现就其应用思路进行如下归纳。

1虚拟现实技术特点及在室内设计中的应用必要性

虚拟现实技术（Virtual…Reality）最早由美国军方用于研制飞行驾驶模拟训练，因其综合了对人体视觉、触觉、听觉等感官的模拟感知，使其在学习领域更具应用优势。虚拟现实技术通过创建基于真实环境的虚拟空间，其特点表现在四方面。一是多感知性。从虚拟现实技术的应用之初，就是将人类的感知功能作为模拟对象，使其能够具有人具有的综合感知能力。二是沉浸性。虚拟现实技术将计算机生成的虚拟环境，作为逼真的体验空间，为人在虚拟空间中实现看得到、听得到、摸得到、感觉得到的真实体验，从而获得身临其境的感觉。三是交互性。借助用户与虚拟空间的相互作用，在用户体验与虚拟环境之间，形成与真实世界一模一样的“互动”体验。

2虚拟现实技术与室内设计课程的融合

2.1“1+1”融合方式

所谓“1+1”融合模式，就是将室内设计课程的常规教学与虚拟现实实践教学进行整合，促进学生理论知识与实践动手环节的有效互补，发挥虚拟现实课程教学的优势。在具体实施过程中，前期重点学习室内设计相关专业课程知识，条件成熟后将拓宽其在虚拟现实实践教学体系中的应用。当然，也可以将个别学科专业知识穿插到常规课程教学中。需要强调的是，在常规课程与虚拟现实实践教学融合时，要从设计思路、实验目标、虚拟环境等方面进行明确，引导学生在虚拟环境中正确、有序地展开各类操作实践，强化虚拟实践教学效果。比如以某居住空间设计教学为例，对于常规课程教学，主要围绕案例设计、小组讨论、引导启发、讲练结合等方法来突出基础知识、理论学习。在虚拟现实教学环节，主要由教师来引导学生设置虚拟实践教学环境，特别是在教学模式上，要发挥现代多媒体技术教学优势，通过案例解析、现场引导示范等方式，让学生了解和熟悉室内设计虚拟实践环境的规划。同时，在虚拟实践教学重点上，要突出对室内设计功能性、经济性、个性化、审美特性的渗透，尤其是在三维仿真环境下进行虚拟化空间设计，要从方案设计的可行性、实效性上进行评价。在能力目标考查上，虚拟现实实践教学更加注重启发学生在虚拟空间设计中的感性与理性设计能力。特别是在居室空间功能区划分上、室内设计施工图绘制上以及室内设计效果图展示等方面，要引导学生挖掘室内居室空间的特征，处理好居室、厨房、餐厅、卧室、卫生间、公共区域以及居室绿化区间的关系。

2.2差异化虚拟现实实践教学融合模式

对于室内设计课程中引入虚拟现实技术，可以从差异化虚拟实践教学模式中突出课程教学内容的差异性。比如在室内景观设计上，利用虚拟现实技术来重点训练学生对室内环境的总体规划与布局；在室内设计居室空间设计上，重点对室内空间进行规则与改造，以及对室内光照效果、家具陈设等环境的营造。因此，针对差异化教学目标，立足室内设计课程教学实际，细化虚拟现实实践教学任务，便于学生从模块化虚拟现实教学体系中，从“虚拟”教学中得到“真实”的验证，在“真实”中不断完善“虚拟”实践项目。比如在室内照明设计虚拟现实教学中，其课程重点要放在室内外照度的理解、材料的选择、电气线路的安装、光学原理及合理布局的应用。在能力目标上，要突出学生不同空间照明系统的规范化设计，以及电气线路的科学化设计与安装，能够根据虚拟布光实验，确定光源类型、布光位置以及得到的照明效果展示。因此，差异化虚拟现实实践教学模式，其目标在于结合专业教学方向来制定相应的实践内容，并确定虚拟现实教学任务和考评目标。

2.3定制式虚拟现实实践教学融合模式

从实践教学的初衷来看，学生能够从知识的获取、信息的交互，实践动手中来体验不同的虚拟现实实践教学内容，并启发参与定制设计任务。应该强调的是，对于虚拟现实实践教学环境，本身具有可视化软件与交互性硬件设备。比如每个学生可以配备Oculus…Rift…VR头盔显示器、交互操作计算机硬件系统，通过对虚拟化实践软件环境中各模块的学习，来完成相应的实践教学目标。在定制式虚拟现实实践教学融合模式中，可以通过虚拟教学模型及组件，来构建仿真环境。比如草木花卉、建筑、交通等人工环境。当然，学生也可以根据设计需求，自己定制特定的模型，来参照真实世界进行室内设计规划。以室内居住空间设计为例，在虚拟仿真三维设计环境中，学生不必关注虚拟环境，而是要专注于实践设计，明确室内居室的功能，对相关设计要素进行布局，依托设计方案的合理性、经济性而考查其实效性。

2.4确定虚拟现实实践教学评价机制

虚拟现实技术与室内设计课程的融合，要注重考评机制的完善，特别是对学生初期设计方案的规划，对中期设计思路的检验，对后期设计效果的评价等，都要给予全面评判。由于实践教学环节需要明确具体的设计任务，同样在室内设计虚拟环境设计实践中，也要根据项目设计的可行性进行实践验证，并对存在的问题进行改进、优化和完善，以强化虚拟现实技术的教学实效性。比如在室内家具虚拟设计教学中，通过对室内环境的考察，来分析家具设计的合理性问题，并通过不同家具的选用、组装、布置，来检验家具设计的舒适性，确保家具设计在整个室内空间上的审美体验。

3结语

在室内设计课程教学中融入虚拟现实技术，可以利用计算机仿真环境来模拟真实的室内设计教学训练场景，让学生从技能仿真实训中来感知和体验，激发创造力和实践积极性，增强综合动手实践能力。同时，虚拟现实技术独有的沉浸式、交互性实践环境，便于让学生从多种感知中来展现其创作构想，必将对室内设计实践教学带来深刻的变革。

参考文献：

虚拟现实技术的实现范文第4篇

关键词：虚拟现实；虚拟现实技术；概念设计；产品开发

中图分类号：U662.3 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）01-0114-02

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|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)．

虚拟现实技术的实现范文第5篇

[论文摘要]虚拟现实技术是一种多维度模拟仿真的计算机技术，在以多媒体技术为主要技术手段的现代展示艺术中，虚拟现实技术的运用给其带来了一种“身临其境”的表现手法。本文通过分析虚拟现实的技术应用与艺术表现力，凸显此技术在现代展示艺术中的优越性，虚拟现实将成为现代展示艺术的新的发展方向。

一、 现代展示艺术的发展概况

现代展示艺术是以科学技术和艺术为设计手段，并利用传统的或现代的媒体对展示环境进行系统的策划、创意、设计及实施的过程。随着社会不断发展，现代展示艺术在经济与文化中的地位也越来越重要，它不仅仅是单纯的产品宣传推销的窗口，同时还是国家或地区综合经济与文化的宣传窗口。它在当今社会领域和信息领域、商业领域中充当着其他行业或媒体不可替代的角色。

在现代展示艺术中，早已不再只是单纯依靠展板或展柜这种纯静态的展示方式，而是运用了大量的多媒体技术，表现出一种动态的、交互的展示方式。观众不但可以多维度的观看展品，还可以对展品进行操作，与展品产生互动，让观众更加直接的了解产品的功能和特点。这种以多媒体技术为平台的现代展示技术手段多种多样，这些技术是随着计算机技术的发展而不断丰富的。近年来，虚拟现实技术的兴起，使现代展示艺术又有了新的创作手法，虚拟现实技术所带来的全新仿真交互体验将成为现代展示艺术新的发展方向。

二、现代展示艺术中的虚拟现实技术平台

虚拟现实(Virtual Reality)，简称VR，是利用计算机模拟生成虚拟空间，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的仿真模拟，让使用者如同身临其境一般，可以实时的地观察空间内的事物，并产生各种交互行为。虚拟现实集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、立体显示技术等技术，是一项综合的集成技术。它所具有的沉浸性(immersion)、交互性(interaction)和构想性 (imagination)，使人们能沉浸其中，形成具有交互功能的多维化的信息环境。现如今虚拟现实技术已经运用在军事、航天、医疗、教育、娱乐、文化艺术等诸多领域，在现代展示艺术中，虚拟现实技术才刚刚开始被使用。

虚拟现实技术主要是由硬件与软件两大块技术组成，这两块技术是相辅相成、互相关联的。在现代展示艺术中，根据展示的特性，通常将其分为四种主要技术，即全景图像技术、三维显示技术、立体声效技术和交互技术。

1．全景图像技术

全景图像技术是目前迅速发展并逐步流行的一种新的视觉艺术 ，它是一种基于图像处理的全景摄影技术，它是把相机环绕四周进行360。拍摄的一组照片或利用鱼眼镜头所拍摄的全方位照片拼接成一个全景图像，通过计算机技术实现全方位互动式观看的真实场景还原展示方式虽然全景图像技术从严格意义上来说并不是三维技术，也并不算是完全的虚拟现实技术，但它毕竞能给人带来一种真实的现场感和交互感受，所以它也常被称之为是一种准虚拟现实技术。由于全景图像技术相对较为简单，实现成本也相对较低，因此大量运用于许多场景展示中。

2．三维显示技术

立体三维显示的临场感是使人具有“身临其境”逼真感之根本，也是虚拟现实的核心技术之一。为了要逼真地模拟视觉功能，在很大程度上是依赖于三维显示技术的图像处理及理解能力。这种三维显示技术，一种是在软件三维制作基础上的基于平面显示器的三维图像，一种是基于硬件技术在空间中所展现出来的三维图像。第一种技术实质就是软件技术，即运用3dsmax、Maya等三维建模软件制作出三维图像，而显示硬件平台仍为平面显示器，是一种平面视觉上的三维显示 ；第二种技术则是硬件技术，如多通道投影、空气成像技术等。多通道投影技术，可以实现环幕影像的放映，再如立体眼镜可以增强影像的立体感，而空气成像技术则是近年来才研制出的相对高端的硬件技术，它可以实现在空气中呈现立体影像，并具备触控感应交互性。

3．立体声效技术

为了追求虚拟现实的逼真程度，声效的制作是至关重要的一个环节。而虚拟现实的声效不仅仅是普通的立体声，而是比立体声更为复杂3D声音技术，它是通过人头录音技术实现的，是一种在虚拟现实环境中高度逼真的模拟真实世界中声音的各种物理特征的技术。3D声音可以使虚拟环境的用户分辨出其远近，并判断出音源所在的位置。在虚拟的三维空间中3D声音可以在3D模型的表面发生反射，遇到障碍物还会被遮挡，模拟现实中声音的各种特性 。

4．交互技术

现代展示艺术所追求的不再是单方面的视听展示而更多地注重互动性，因此虚拟现实技术中交互设计就显得尤为重要，这也是它最吸引人的地方。目前，交互技术主要有空间定位的交互，环境变化的交互以及三维行为的交互这三种交互方式。如果说建模与贴图给虚拟现实作品创造了世界和角色形象，那么交互技术的运用就是给世界增加了生气与灵魂。

三、虚拟现实技术在现代展示艺术中的应用现状

虚拟现实技术的不断成熟使得现代展示艺术也从中找到新的突破口，逐渐开始在展示中运用虚拟现实技术它所带来的沉浸性、交互性与构想性给现代展示艺术注入了新鲜的血液。

1．产品展示

在现代展示艺术中，虚拟现实技术最早被应用于产品展示。在信息时代的今天，商业产品的销售与服务都逐渐走向数字化，数字媒介高效而又经济的信息传播特点提高了产品的竞争力。而随着计算机硬件的发展，计算机的3D运算能力不断提升，二维图片的展示方式逐渐向三维虚拟现实发展。产品的展示通过三维的方式能全方位的展现产品的外观，同时也可通过交互功能来实时体验操作演示产品的各项功能，使顾客通过对之进行的观察与操作能够对产品有更加全面的了解和认识，并有助于加深对产品特色的印象，从而吸引消费者的购买欲望。目前许多知名的企业都开始运用了虚拟现实技术来展示其商品。例如上海汽车工业总公司旗下的荣威(Roewe)品牌，在其官方网站上就采用了虚拟现实技术来展示荣威轿车。通过其展示界面，用户可以拖动鼠标进行任意角度的观看轿车外形，同时也可以进入轿车内部，观察内饰，这样的展示方式比传统的图片方式更具真实感，同时也增强了产品展示效果。

2．建筑展示

传统的建筑展示 ，如商业领域的房地产展示以及文化领域的历史建筑的展示往往都以等比例缩小的实体模型的方式展现，这样的方式虽然也能够多角度的展示建筑 ，但由于是等比例缩小的模型，观察者无法真正感受到建筑的体量大小，更无法体会到建筑融入现实环境后的感觉。通过虚拟现实技术来展示建筑，可以使观察者像现实一样漫步于建筑环境中，是一种身临其境的真切感受。这种虚拟现实的小区规划以及样板房的展现形式已经在我国北京、上海、广州等大城市逐渐热门起来。同时，虚拟现实技术运用于文化遗产领域的景观建筑，并借助于网络的传播，可以使远在千里之外的游客可以足不出户即可游览名胜古迹，使其文化可以得到更快更好的传播。目前，一些著名的文化景点如，故宫、敦煌、明孝陵等都已做了这样的虚拟现实系统。其中南京的明孝陵则运用了网络虚拟现实技术实现了网络化展示，并建立了虚拟明孝陵网站，游客不仅可以自由的游览三维的明孝陵景点场景，还可以进行实时的文字对话交流。

3．环境模拟

虚拟现实技术不仅可以对具体的物体进行仿真模拟 还可以对环境进行多维度的虚拟仿真，可以实现视觉、听 觉、触觉等多种感知的模拟。例如通过3D立体眼镜、3D头盔、多通道投影等实现多角度全方位的三维视觉模拟 通过人头录音技术展现具有更加真实感的3D声音；通过数据手套可以实现隔空取物等。这种对环境模拟的虚拟现实技术已经在很多展览馆中得到应用。上海科技馆内的全息音响就是一个虚拟现实的三维声音试听体验，游客进入一 间封闭的房间内，四周通过古老的装饰渲染古屋的气氛游客带上耳机，屋内灯光熄灭，耳机内传来具有位置感很强的立体声音，让人仅仅听到声音就仿佛置身于环境之中。

四、虚拟现实技术在现代展示艺术中的艺术性表现

虚拟现实艺术是典型的科技与艺术结合的产物，是 一种新媒体艺术形式。在很多人的认识中，艺术是人的感知与表达，科学是人的理性与探泰 如果将艺术视为人类永恒的精神家园，那么科学则是建立在经验与逻辑上的极端晦涩的理论，那么这样一来，科学与艺术往往会显得“格格不入”。但事实上，艺术家正积极的尝试将各种科技手段应用于艺术的创作而许多科学家也希望借助高技术手段实现着精彩的创意 ，跨入艺术家的行列。“每一种艺术形式的产生必然会经历一个由实用到审美，以劳动为前提的发展过程，这似乎是每一种艺术形式的必由之路”。虚拟现实艺术亦是如此，从最初的在军事航天医疗等领域的应用到现在越来越广泛应用范围，随着虚拟现实技术的不断发展，也逐渐开始利用此技术探索新的艺术手段。现代展示艺术中，虚拟现实技术的出现给予了设计者新的创意空间，从而给艺术领域带来了新的表现手法。

虚拟现实技术所表现出的艺术性首先存在于数字影像的虚拟性、非物质性。由于数字影像是一种真正的非物质化的图像，它并不是客观存在，也不是用物质颜料表现的想象性现实，而是一种真正属于电子视觉质感的影像。但同时这种数字影像又在模拟现实物质环境，甚至是超越现实的构建新物质新环境，这种亦幻亦真、现实与虚拟的纠缠常常引发人们无限的思考，这种源于现实，又超越现实的表现，本身就已经成为了一种艺术。同时 ，与传统的平面多媒体展示相比，虚拟现实的数字影像从视觉上是一种三维立体的展示，是可以多角度的、非线性的呈现虚拟物体或虚拟环境。其次，通过基于虚拟现实技术的声、光、电技术在现代展示艺术中的应用，与传统的声、光、电技术所表现出的纯粹电子视觉不同，虚拟现实的声、光、电技术更加注重物理真实、感官真实性，同时通过立体显示技术呈现出更为让人沉浸其中的逼真三维视觉效果。真实世界的光影声效是复杂的，但并不完美，而通过虚拟现实技术，在其模拟真实性的基础上对整体的色彩对比与光影层次上进行和谐统一，加强气氛的渲染和情感的传达，以达到超越现实的完美程度，增加其艺术性。再次，虚拟现实技术所带来的沉浸式交互的特性也给现代展示艺术带来了新的魅力。在虚拟的物品或空间里，用户可以实时的、非线性的进行人机交互，控制虚拟的物品，或在虚拟空间内自由活动。这种虚拟交互 ，最基本的方式是通过鼠标或键盘的操作，对三维物体或场景进行多角度浏览观察，并实现对物体的控制以及虚拟角色的行为控制。这种交互方式就类似于如今的3D游戏一样，充满互动趣味性。而更高级的交互则是利用数据手套、多点触摸屏等传感硬件设备来实现更加具有沉浸感的交互体验。这种交互是让人利用更加自然的行为来实现人机虚拟交互，使其降低人机交互那种纯粹模拟感，而变得更加真实，更为身临其境。

由此我们不难看出，虚拟现实技术的沉浸性、交互性与构想性在现代展示艺术中有着其特有的优势与魅力，它的这些特性所带来的全方位多维度的自由化的交互体验使得观众可以从一个传统艺术的受众者一跃成为艺术的参与者，而逼真的三维场景与视听效果使观众沉浸其中，在这种积极的状态下与所展示的作品进行能动的交流，从而可以分解或接受或改变作品原先的观念。

五 现代展示艺术的虚拟现实化发展展望

虚拟现实技术对于目前科学技术发展来说还是一项较为新兴的技术，属于数字技术的一个分支，而此技术在现代展示艺术中的应用才刚刚起步，就 已经体现出其明显的优势和魅力。它所带来的不仅仅是展示艺术视觉效果上的革命，更带来了与众不同的全新交互体验。首先就是它的真实感，这种真实感是除实体仿真模型以外任何一种展示手段所不具备的，是基于计算机技术来实现对现实的虚拟仿真以及对现实中所没有的事物进行虚构。其次就是它的自然属性的交互，这种交互不仅仅是传统多媒体展示手段中的电脑的鼠标键盘或触摸屏的交互操作，而是利用人的自然行为屙眭，即现实生活中的行为习惯来与虚拟现实环境进行交互，这种交互拉近了观众与展示作品间的距离，甚至是一种零距离的交互。

由此可见，虚拟现实化的现代展示艺术作为科技与艺术的崭新结合点，拥有以前任何一个时代都无法比拟的创造性、想象性和身临其境之感，更为合理的协调了人机之间、人与人之间的交互关系，开拓了现代展示艺术领域中的一个新的发展方向，其沉浸性、交互性和构想性的特点也给展示艺术带来了新的创作方式和艺术语言。随着虚拟现实技术的不断发展，其在现代展示艺术中的应用也会更加广泛。

参考文献

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