基于虛擬現實技術的工業設計虛擬展示平臺的建設分析

何 力

（湖北工業大學，武漢 430064）

基于虛擬現實技術的工業設計虛擬展示平臺的建設分析

何 力

（湖北工業大學，武漢 430064）

虛擬現實技術是一門集計算機技術、仿真技術、多媒體及可視化技術為一體的集成技術。目前，經過不斷的完善和發展，其在工業設計中得到了比較廣泛的應用，對傳統工業設計流程和方式做出了改變，推動了工業設計的發展。本文將以虛擬現實技術為突破口，分析該技術在建設工業設計虛擬展示平臺中的作用，并探討其未來的發展前景。

虛擬現實技術；工業設計；虛擬展示平臺；建設

隨著經濟社會的迅速發展，現代工業設計需要革新觀念，創新工業設計方式，滿足新形勢下消費者的需求。傳統的工業產品設計和展示方式已不能適應社會經濟發展的需要，必須作出改變。而虛擬現實技術的出現，恰好能夠為工業設計提供新思路。通過利用虛擬現實技術，建設企業的工業設計虛擬展示平臺能夠提高企業產品的市場競爭力，縮短設計周期，減少企業的投資成本，增加設計者和受眾群之間的交流和互動，可幫助企業提高經濟效益。

1 虛擬現實技術概述

1.1 何謂虛擬現實技術

總體而言，虛擬現實技術是以計算機技術、仿真技術、可視化技術等為基礎，結合了統計學、符合學等理論，營造一個高度逼真的虛擬場景，通過人的觸覺、嗅覺、視覺以及聽覺等感官功能，將置身于虛擬環境中體驗者與場景中的實物進行交互的可視化操作。

該技術與計算機仿真有著密切的關系，但在一定程度上也有著差異。虛擬現實技術有著“沉浸-交互-構想”的特征。從沉浸的方面看，計算機仿真技術的用戶在計算機環境中只能作為旁觀者，不能真正參與到計算機仿真系統中，可視化的場景不能隨著用戶視點的變化而做出調整，用戶無法體會到身臨其境的感覺。從交互方面看，計算機仿真技術只能實現用戶聽覺和視覺的感官體驗，容易忽視計算機系統和用戶之間的交流互動。而虛擬現實技術能夠在營造的虛擬場景中讓用戶全方位地接觸實物，增強了兩者之間的互動性。從構想方面來看，計算機仿真技術的智能化程度不足，一般只是執行預定好的仿真程序，無法滿足用戶多樣性的需求。而虛擬現實技術則具有更多的智能化操作功能，已成為計算機仿真技術的未來發展方向。

1.2 虛擬現實技術在工業設計中的應用

虛擬現實技術打破了傳統二維平面設計模式，以三維的設計方式展示產品的功能、性質，為用戶呈現更加真實鮮明的產品效果。將這種技術應用于現代工業設計中，可讓用戶對產品有更直接的觀察和接觸，迅速找出產品設計中的問題和不足，有助于企業改進設計方法，節省設計時間，降低設計成本，也能幫助設計者更準確清晰地表達其的設計理念和設計思維。在產品投入生產和銷售前，通過這種技術讓用戶參與工業設計產品的體驗，可有效減少產品投入市場后的運營風險，提高企業的經濟效益。

2 利用虛擬現實技術建設工業設計虛擬展示平臺

利用虛擬現實技術進行工業設計虛擬展示平臺的建設， 以汽車產品的工業設計為例，需要進行三個層次的平臺支撐，分別是整體設計方案、平臺支撐環境以及平臺的配置功能。下文將從這三個方面進行詳細的闡述。

2.1 整體設計方案

現代工業設計的目的是為了優化設計產品，將產品進行全方位地展示，并實現用戶與產品的全接觸，從而達到提升用戶體驗，提高產品經濟效益的目的。虛擬現實技術能夠為企業的工業產品設計搭建高度真實且具有高互動性的展示平臺。以某企業的汽車產品工業設計為例，首先要確定產品工業設計展示平臺的整體方案，利用虛擬現實技術構造的支撐環境建立多個應用服務工具系統，主要包括汽車虛擬駕駛系統，汽車功能DIY設置系統、虛擬數字車站系統等，將這些系統進行集成，構建成為一個面向汽車產品工業設計展示的虛擬平臺系統。這個系統的結構共有三層，分別是服務層、應用工具層以及環境層。每個層次負責的內容各不相同。服務層主要負責在以虛擬現實技術和VR技術為支撐的環境下為用戶提供汽車配置設計體驗、虛擬場景展示、決策支持等服務，使用戶能夠真切體驗到汽車的全方位性能和個性化服務，提高產品設計的質量。應用工具層由四個核心的VR工具系統構成，與虛擬支撐環境一起為汽車產品的展示和體驗服務。環境層指的是汽車產品工業設計展示的支撐環境，包括VR環境和網絡環境。VR環境包括專業的硬件設備、VR建模以及應用開發軟件構成。網絡環境主要包括外網和內網兩個部分。

2.2 平臺支撐環境

工業設計的虛擬展示平臺離不開其需要的平臺支撐環境。這個支撐環境主要依靠五大系統作為支撐。投影顯示系統能夠為產品提供更加立體和鮮明的展示效果，并具有更多的交互性。其中的設備主要包括立體投影機、投影屏幕、工作站、人體追蹤設備、數字頭盔和手套以及反饋裝置。計算機控制系統擔負著VR內容的生成和傳輸任務，是產品設計展示效果好壞的關鍵因素。人機交互系統是其中的關鍵部分，正因為使用了這個系統，才能實現人機交互體驗，增加平臺支撐環境的真實感。其主要是對操作位置進行跟蹤和捕捉，并提供可感知力，包括空間位置跟蹤系統、三維交互設備以及數據頭盔和手套等。VR軟件系統主要是為展示平臺提供VR軟件和輔助設備。輔助外設系統負責的是支撐環境中為用戶增加體驗效果，并確保各項設備正常運行的部分。

2.3 平臺功能設置

虛擬現實展示平臺的建設中平臺功能的設置仍以汽車產品的工業設計為例，這個集成系統主要包括四個子系統，分別是數字虛擬駕駛系統、虛擬功能設置、虛擬汽車產品展示系統以及數字汽車產業員園系統。

數字虛擬駕駛系統可為用戶提供場景逼真的感官駕駛體驗，讓用戶在真實的駕駛場景中體會到汽車駕駛的各項性能，并提供相應的駕駛功能操作指示，有汽車駕駛輔助人員對汽車虛擬駕駛的情況和反饋做出分析和研究，并采納用戶的體驗意見，對汽車的駕駛功能作出改進，使其更加完善。虛擬汽車功能設置系統能讓用戶根據的個人喜好和興趣對汽車的座椅顏色、高度、輪胎、儀表盤、剎車車內裝飾等進行調節和設置，使汽車產品更具個性化。并利用虛擬現實技術所具有的沉浸式特點，讓用戶能夠身臨其境地感受設置后的汽車改型效果。虛擬汽車展示系統主要是利用web系統將所體驗的汽車產品在網絡展示廳中進行3D展示，實現Web系統與企業網站的無縫對接。同時也可在網站上對汽車產品模型進行展示，起到對汽車產品的宣傳和推廣作用。數字汽車產業園系統可將與汽車產品有關的產業信息進行展示，提供查詢與統計功能，為企業的產業規劃布局和項目咨詢提供參考。

3 工業設計展示平臺的應用前景

如今，隨著科技水平的提高，虛擬現實技術正在不斷發展和完善，其在工業設計的應用遠不止于展示平臺的搭建，還涉及到工業產品的外觀設計、環保設計以及人性化設計等。未來，通過利用VR技術搭建的虛擬現實展示平臺不僅可用于汽車產品展示，還可帶動零部件產品的發展，幫助形成汽車和零部件產品產業鏈，為制造業形成產業集群優勢，占據更大的市場份額。

4 結束語

現代工業設計需要利用虛擬現實技術以創新設計方法、革新設計理念，滿足消費者對產品的多樣化需求，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。虛擬現實技術能夠增加工業產品設計的交互性，讓用戶在高度逼真的虛擬環境中通過感官全方位體驗產品的性能，實現人機交互式操作。未來，現代工業設計中還會更多地應用到虛擬現實技術，其應用范圍會不斷擴大，為現代工業產品設計提供更有效的解決方案，實現現代工業設計的長遠發展。

［1］戚鵬等.基于虛擬現實技術的工業設計虛擬展示平臺的建設研究［J］.科技展望，2015（20）∶160.

［2］陳浩磊等.虛擬現實技術的最新發展與展望［J］.中國科技論文在線，2011（01）∶1-5+14.

［3］李廣麗等.基于虛擬現實技術的商品展示平臺研究［J］.華東交通大學學報，2010（06）∶59-65.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.015