探究虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用及設(shè)計原則

王中（中國地質(zhì)大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院，湖北 武漢 430074）

工業(yè)設(shè)計一詞最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)初的美國，它以人的需求為出發(fā)點，以各式各樣的產(chǎn)品為載體，通過工業(yè)生產(chǎn)的方式將設(shè)計表達(dá)出來，在家具、日用品、家電、交通工具、醫(yī)療器械、通訊用品、軍事用品等方面深刻地影響著人們的生活。數(shù)字時代背景下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，推動著傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計的變革，無論是設(shè)計理念還是設(shè)計方法都在轉(zhuǎn)型，使得工業(yè)產(chǎn)品以更加容易理解的方式展示給觀眾，縮短了產(chǎn)品開發(fā)流程，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，鑒于此，探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用方式及設(shè)計原則具有重要意義。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（簡稱VR），是一種能夠創(chuàng)建和體驗虛擬環(huán)境的計算機(jī)仿真技術(shù)。該技術(shù)綜合了計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互、多媒體技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、仿真技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)等多種學(xué)科技術(shù)，在計算機(jī)3D技術(shù)的基礎(chǔ)上對所要展示或還原的場景進(jìn)行模擬與演練，觀者可以通過借助相關(guān)設(shè)備包括立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等實現(xiàn)與虛擬世界的交互。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點有三個方面：沉浸感、交互性、構(gòu)想性。

沉浸感是指虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠讓觀者身臨其境的體驗所處的虛擬環(huán)境，達(dá)到和現(xiàn)實世界一樣的體驗。它通過視覺、聽覺、觸覺等多感官通道讓用戶體驗虛擬產(chǎn)品，使得用戶不再是虛擬世界的參觀者，而成為其中的參與者，一切都變得“真實”起來。

交互性指的是用戶可以對虛擬產(chǎn)品進(jìn)行操作并得到實時反饋，改變以往被動接受產(chǎn)品信息的狀態(tài)。如MIT推出的模擬潛水器，更是可以讓使用者與“海洋”交互，它將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與懸浮設(shè)備相結(jié)合，用戶通過頭顯、耳機(jī)以及挽具等設(shè)備可切身體驗水的浮力、阻力等多種感受，豐富了產(chǎn)品體驗的趣味性。

構(gòu)想性指的是虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅是對現(xiàn)實世界的還原，而且可以根據(jù)自主愿望進(jìn)行聯(lián)想創(chuàng)作，在此平臺上，設(shè)計者可以根據(jù)不同情景進(jìn)行虛擬創(chuàng)作，調(diào)整所需參數(shù)，制造虛擬模型而不用擔(dān)心因此造成的資源浪費(fèi)，拓寬了現(xiàn)實世界的廣度。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用，突破了傳統(tǒng)設(shè)計模式的局限，將工業(yè)設(shè)計帶進(jìn)一個更加數(shù)字化的時代，從產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品測試再到產(chǎn)品展示，虛擬現(xiàn)實技術(shù)都在發(fā)揮著越來越重要的作用。

（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計階段的應(yīng)用

產(chǎn)品設(shè)計是一個將創(chuàng)造性思維實物化的過程，在此過程中，產(chǎn)品功能、產(chǎn)品造型以及實現(xiàn)功能與造型的物質(zhì)技術(shù)條件是三個基本要素。功能對產(chǎn)品造型起著決定性的作用，但卻不是唯一的決定因素，造型在適應(yīng)功能要求的同時又有著豐富的表現(xiàn)形式，物質(zhì)技術(shù)條件是實現(xiàn)上述兩個元素的決定性因素度，三者的不完全對立性，構(gòu)成了產(chǎn)品設(shè)計的多樣性，因此，設(shè)計師的創(chuàng)作過程是一個不斷嘗試的過程，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為這個嘗試過程帶來了極大的便捷，利用現(xiàn)有技術(shù)調(diào)整參數(shù)，設(shè)計師能夠得到產(chǎn)品的實時反饋，了解到產(chǎn)品的實際效果，，創(chuàng)造出更加符合設(shè)計需求的人性化產(chǎn)品。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品測試階段的應(yīng)用

產(chǎn)品測試是設(shè)計作品走向市場之前必須經(jīng)過的流程，但傳統(tǒng)產(chǎn)品測試的實驗環(huán)境有些需要耗費(fèi)巨大資金，或是需要具備具體氣象環(huán)境才可進(jìn)行測試，影響產(chǎn)品上市進(jìn)度及成本。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引入有效解決了上述困難，它將計算機(jī)硬件與數(shù)字信號相結(jié)合，構(gòu)建虛擬開發(fā)平臺，在此平臺上，搭建產(chǎn)品測試所需環(huán)境，通過參數(shù)調(diào)節(jié)，進(jìn)行物理方針、動力學(xué)仿真等一系列產(chǎn)品測試，節(jié)省了產(chǎn)品模型的制作成本，精簡了產(chǎn)品開發(fā)流程。

（三）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品展示階段的應(yīng)用

如何利用合適的展示方式讓觀者在短時間內(nèi)理解相應(yīng)的展示內(nèi)容是產(chǎn)品展示的主要內(nèi)容。傳統(tǒng)的靜態(tài)展示通常情況下以陳列的方式向用戶展示商品，輔之以文字講解或者講解員講解，觀者在此過程中被動地接受信息，效率較低。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引入使得觀者能夠觀看到產(chǎn)品的三維展示，全方位的了解產(chǎn)品信息并在參觀過程中與展品發(fā)生交互得到實時反饋，豐富了展示的趣味性，提高了觀者的參與興趣。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用原則

虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用不能只是從技術(shù)的角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的炫酷，忽略產(chǎn)品本身所應(yīng)具有的人文關(guān)懷，只有在遵循相應(yīng)的設(shè)計原則之下，才能成為真正的數(shù)字藝術(shù)。

（一）人性化設(shè)計原則

設(shè)計產(chǎn)品最終是為了服務(wù)人類，因此人性化設(shè)計是虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入工業(yè)設(shè)計中必須遵守的原則。設(shè)計師應(yīng)該了解虛擬環(huán)境對人的生理心理所造成的影響，以及虛擬環(huán)境中人的信息加工過程，探討人在虛擬環(huán)境中怎樣得到信息并將其轉(zhuǎn)化為知識存儲起來，用于指導(dǎo)虛擬產(chǎn)品交互設(shè)計。

（二） 智能化設(shè)計原則

虛擬工業(yè)設(shè)計中，用戶與產(chǎn)品的交互過程無處不在，相應(yīng)的人機(jī)交互界面設(shè)計就必不可少。虛擬工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)該具有其功能的可承擔(dān)性，即讓用戶能夠更加快速準(zhǔn)確的理解產(chǎn)品，主動與產(chǎn)品發(fā)生交互，并且能夠識別用戶的操作與背后動機(jī)，預(yù)測用戶需求并提供及時而有效的信息反饋，實現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng)的和諧交互，達(dá)到智能化的目的。

（三）獨創(chuàng)性原則

創(chuàng)新是設(shè)計的靈魂，現(xiàn)代技術(shù)日新月異，如果產(chǎn)品不跟隨潮流，因循守舊，必將會被市場淘汰。虛擬工業(yè)設(shè)計也應(yīng)該有其獨創(chuàng)性，如何將虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性、沉浸性、構(gòu)想性特色與傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計相結(jié)合，創(chuàng)造出獨特的虛擬藝術(shù)，綻放新的藝術(shù)門類是設(shè)計師不可推卸的責(zé)任，也是多方合作才能推動的偉大工程。堅持獨創(chuàng)，是虛擬工業(yè)設(shè)計不斷發(fā)展的源源動力。

結(jié)術(shù)語

工業(yè)設(shè)計作為推動市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效手段，未來必將得到更多的重視。以正確的設(shè)計理論為指導(dǎo)，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入工業(yè)設(shè)計，不僅能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)流程，而且能夠節(jié)省開發(fā)成本，與此同時還推動著整個傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計模式的變革與發(fā)展，催生出虛擬藝術(shù)的完美綻放，有利于現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的成功轉(zhuǎn)型，跟隨時代潮流。雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)尚未達(dá)到完全成熟，但科技的進(jìn)步必將使其成為重要的工業(yè)設(shè)計輔助工具。

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