1、現代汽車設計理論與方法主講人：XXX導 師：XXX 教授虛擬設計 產品設計的演變 伴隨著科學的不斷發展,人類社會步入了嶄新 的世紀。各種新技術層出不窮,而各個學科相互融合發展,又產生了許多新的學科技術。產品設計就是這樣的一門學科。每一次新科技的出現,都會給產品設計的途徑、方式帶來新的發展和變化。仿真與虛擬現實技術是以計算機支持的仿真技術為前提的,對設計、加工、裝配、維護等等,經過統一建模形成虛擬的環境,虛擬的過程,虛擬的產品。仿真與虛擬技術產生于20世紀40年代,到90年代才逐步發展完善起來,現在已經應用到了制造、軍工、醫學、航天、建筑等很多領域,并且都取得了很大的成功。仿真與虛擬技術應用到產

2、品設計中,更會體現出它的很多優勢,給設計業帶來全新的理念和方法。 如下圖1就總結了工業產品設計的演變過程圖1 產品設計的演變過程虛擬現實 虛擬現實設計的基本特征 2 什么是虛擬現實1 虛擬現實設計的應用領域 3什么是虛擬現實？ 虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現的高新技術，也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。 概括地說，虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統的人

3、機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。虛擬設計的基本特征一、多感知性 多感知性（Multi-Sensory）是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關技術，特別是傳感技術的限制，目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。二、浸沒感 浸沒感（Immersion）又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中，該環

4、境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。 三、交互性 交互性（Interactivity）指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度（包括實時性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。四、構想性 構想性（Imagination）強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。 由于浸沒感、交互性和構想性三個特性

5、的英文單詞的第一個字母均為I，所以這三個特性又通常被統稱為3I特性。虛擬現實設計的應用領域城市規劃旅游景區醫學軍事和航天中娛樂以及工業藝術方面 一，城市規劃中 VR虛擬現實平臺07年項目-邯鄲稷山商業街（1）虛擬現實系統的沉浸感和互動性而創建的三維場景不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，也有利于設計與管理人員對各種規劃設計方案進行輔助設計。設計后的效果也可得到更高的效益。9/18/2022（2），大加快了方案設計的速度和質量，提高了方案設計和修正的效率，也節省了大量的資金，提供合作平臺。（3），虛擬現實技術能夠使政府規劃部門、項目開發商、工程人員及公眾可從任意角度，實時

6、互動真實地看到規劃效果，更好地掌握城市的形態和理解規劃師的設計意圖。有效的合作是保證城市規劃最終成功的前提，虛擬現實技術為這種合作提供了理想的橋梁，這是傳統手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的。（4），加強宣傳效果對于公眾關心的大型規劃項目，在項目方案設計過程中，虛擬現實系統可以將現有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正的參與到項目中來。9/18/2022VR虛擬現實平臺08年項目-八達嶺長城虛擬展示VR虛擬現實平臺09年項目-天壇公園虛擬展示9/18/2022三、醫學中 它的原理就是：使用計算機技術（主要是計算機圖形與虛擬現實系統）來模擬和指導醫學

7、手術所涉及的各種過程。在時間段上包括了術前、術中、術后；旨在實現手術教學、手術計劃制定、手術排練演習、手術技能訓練、術后康復等模擬應用。 VR技術在醫學中的應用是非常有前景的，學員在進行手術學學習的之前，可以通過VR制作的模擬手術系統進行預習，這樣，在進行實際操作的時侯，有的放矢，教學效果相比預習文字描述的步驟要深刻的多，將大大減少失誤造成的實驗動物和標本的浪費。這樣與傳統教學就有以下優勢：（1）、課堂教學不在局限于有形的教室中，教學活動的空間和時間得到了無形擴展，更好的加深了學員對所學知識內容的認知和理解。（2）、通過虛擬仿真三維軟件技術建立的人體結構模型，可以使學生通過人機交互對人體模型進

8、行瀏覽，在模型內部“漫游”讓學生非常直觀輕松的學習人體解剖結構。不僅調動了學生的學習興趣，而且將抽象的內容具體化、形象化，給學生留下深刻的記憶，也給教員提供了方便，且大大提高了教學質量。9/18/2022四、軍事與航天中模擬訓練一直是軍事與航天工業中的一個重要課題，這為VR提供了廣闊的應用前景。美國國防部高級研究計劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰場系統，以提供坦克協同訓練，該系統可聯結200多臺模擬器。另外利用VR技術，可模擬零重力環境，以代替現在非標準的水下訓練宇航員的方法。9/18/2022五，娛樂以及工業藝術1、如家庭中的桌面游戲，公共場所的各種仿真等。目前基于虛擬現實技術的游戲主要有駕駛型游戲、作戰型游戲和智力型游戲三類。2、在北京奧運會的開幕式中也用到了虛擬現實的技術。3、三維沙盤軟件：包括各種活動的三維動畫展示。4、電影3D效果：為電影提供逼真，震撼的視覺效果汽車仿真方面汽車虛擬開發工程即在汽車開發的整個過程中，全面采用計算機輔助技術，在轎車開發的造型、設計、計算、試驗直至制模、沖壓、焊接、總裝等各個環節中的計算機模擬技術聯為一體的綜合技術，使汽車的開發、制造都置于計算機技術所構造的嚴格的數據