概念設計中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)

-- 楊冬梅　高炳學　石小濱摘要: 結(jié)合工業(yè)設計的新方法與新觀念，闡述將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于產(chǎn)品概念設計中，加快產(chǎn)品開發(fā)的進程，更好地滿足市場需求。
關(guān)鍵詞:概念設計　虛擬現(xiàn)實技術(shù)　產(chǎn)品市場一、產(chǎn)品概念設計與市場概念設計是工業(yè)設計領域中的一個重要方面。國外大公司的產(chǎn)品設計部門包括:1)(Conceptdesign)概念設計;2)(Detaildesign)詳細設計;3)(Manufacturingdesign)制造設計。由此可見，產(chǎn)品的概念設計的主導地位和重要性。1 概念設計的內(nèi)涵概念的設想是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn)，概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式。下面以概念設計教學實例之一來說明其涵義:給出一個概念“斷藥”，讓學生進行座椅的開發(fā)設計。步驟是，首先向?qū)W生講述心理學中的一個名詞———暗示心理，并分別舉出一個“安樂死”實驗和一個“挽救少女生命”的文學名著故事，從正反兩個方面說明暗示對人的健康的影響;然后運用一個“民間故事”闡述如何將“斷藥”的概念物化到具體的產(chǎn)品上。因為，在民間曾有這樣一個說法，就是將一把斷了的鑰匙用紅線穿上掛在小孩的脖子上，取“斷鑰”的諧音“斷藥”暗示常生病的孩子掛上“斷鑰”這掛項鏈之后，就斷了藥，從此不再吃藥，這也意味著孩子走向健康。所以，將一把斷了的鑰匙(斷藥)的概念物化到具體的產(chǎn)品上來為健康做設計時，用折斷了的鑰匙做椅架為主題，由學生創(chuàng)意出現(xiàn)了形形色色的座椅開發(fā)設計方案(其草圖、效果圖、視圖等技術(shù)說明從略)，于是就有了一種新型的專用座椅的概念設計。其應用場合為療養(yǎng)院、醫(yī)院、不能自理的老人家庭等。這是傳統(tǒng)的產(chǎn)品概念設計。當然，產(chǎn)品的類型不止是這種無障礙設計思想指導下的專用座椅。產(chǎn)品即人之觀念的物化，設計是一種思維行為。在這種思維創(chuàng)造性行為活動中，產(chǎn)品概念的構(gòu)思是豐富的，人的創(chuàng)作智慧是無窮的。概念產(chǎn)品的類型更是多種多樣。2 概念設計與產(chǎn)品市場完成概念設計只是第一步，能不能進行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市場為開發(fā)商或企業(yè)帶來效益等，這是個風險問題。設計師的概念設計畢竟與難以預料市場變化有著許多差距。如何縮短這一差距，是以往概念設計者的難題。在開發(fā)設計的許許多多產(chǎn)品中，只要一百件產(chǎn)品中有幾件能夠投放市場見效益就是成功。在追求“百分之幾”的見效益成功的過程中，如何減少做“分母”的被動，擴大見效益的百分比，仍是最關(guān)鍵的，是公司管理決策人士和設計師共同努力的方向。3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)促使概念設計的市場化為了更好地接近產(chǎn)品的市場需求，目前國際上流行的一種“故事版情景預言法”的概念設計，就是將所要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時、地、事和物中進行觀察、預測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設計表達展示給人們。于是，產(chǎn)品在設計的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設計表達在信息時代已是多元化的展示形式，計算機輔助工業(yè)設計的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品概念設計中的應用，已使設計師的設計思路和設計表達如虎添翼;可以想象面對一種虛擬的“故事版情景預言法”設計出的產(chǎn)品，讓人更多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發(fā)設計的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比，就大大減少了投放市場的風險性，也為企業(yè)決策人尋找商機、判斷概念產(chǎn)品能否進一步開發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能模擬整個產(chǎn)品開發(fā)過程，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功，加快開發(fā)進程，甚至使設計者和用戶融為一體，設計出滿足市場需要的產(chǎn)品。　　二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與虛擬產(chǎn)品1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)(VirtualReality，VR)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)又稱為虛擬現(xiàn)實環(huán)境，是指計算機生成的一個實時三維環(huán)境。使用者可以在這環(huán)境中“自由地”運動，觀察周圍的景物，還可通過各種專用的傳感交互設備與虛擬物體進行交互操作。用戶看到的是全彩色景象，聽到的是虛擬環(huán)境中的音響，感覺(手、腳或皮膚等)到的是虛擬環(huán)境所反饋的作用力，從而讓使用者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實環(huán)境的方法有:
1)基于模型的方法(ModelbasedMethod， MM)這種方法產(chǎn)生虛擬環(huán)境的步驟為:
①用放置在不同地點的多個攝像機將某環(huán)境或事物記錄下來;
②利用計算機的視頻技術(shù)抽取出環(huán)境或事物的三維模型;
③從虛擬攝像頭的視角展示獲得模型。具體的做法是:獲得數(shù)據(jù)→標度攝像頭→分離對象→建立模型→嵌入顏色→交互回放。
2)基于圖像的方法(ImagebasedMethod， IM)一般做法是:
用攝像頭連續(xù)掃描周圍空間來獲取某一區(qū)域完整的景物圖像，將獲取的景物圖像，通過圖像處理技術(shù)，按坐標映射到圖形工作站的虛擬全景屏上，用戶載上頭盔顯示器就可以看到所攝周圍景物環(huán)境。2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的常用設備及要求虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)常用設備有:三維鼠標(也稱鳥標)、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、頭盔顯示器、立體聲耳機等。對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的要求除了應具有高性能的計算機系統(tǒng)(包括軟、硬件)外，還必須有下列關(guān)鍵技術(shù)提供強有力的支持:(1)能以實時的速度生成具有三維全色彩的、有明暗、有陰影、有紋理的、逼真感強的景物圖像;(2)頭盔顯示器能產(chǎn)生高分辨率圖像和較大的視角;(3)能高精度地實時跟蹤用戶的頭和手;(4)能對用戶的動作產(chǎn)生力學反饋。3 虛擬產(chǎn)品(VirtualProduct，VP)虛擬產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于產(chǎn)品設計的產(chǎn)物，是一個數(shù)字化的產(chǎn)品。它具有真實產(chǎn)品所必須具有的特征。通過對產(chǎn)品實時性功能的仿真，設計人員或用戶就能夠像使用真實產(chǎn)品一樣使用虛擬產(chǎn)品。由于產(chǎn)品的設計過程是數(shù)字化的，因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實驗模型、外觀模型和生產(chǎn)模型等)的時間和物質(zhì)。在計算機中由于對設計的產(chǎn)品進行反復設計、分析、干涉檢查、模具設計等過程，使設計繪圖的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量大大減少�！　∪�、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設計中應用前景　　在概念設計中，如采用頭腦風暴法進行方案創(chuàng)意時，可以將體驗設計思想更好地融于其中，也就是更多地關(guān)注產(chǎn)品使用者的感受，而非產(chǎn)品本身。比如，針對不同用戶及愛好者的要求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗修改模型的感受;利用觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、色彩、裝飾風格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。甚至還可根據(jù)用戶的建議，邀請部分用戶直接與設計者一起對模型提出修改意見，觀察設計和修改過程，直至大多數(shù)人滿意為止。為了適應激烈的市場競爭，設計廠家不能坐等用戶找上門訂購產(chǎn)品，而應該主動把自己廠家的產(chǎn)品推向市場。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)做出虛擬產(chǎn)品的動畫廣告，再與計算機網(wǎng)絡技術(shù)結(jié)合起來，使用戶能夠通過網(wǎng)絡來游覽設計廠家的設計產(chǎn)品，并能直接在虛擬環(huán)境中對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、外形、色彩等方面進行實時交互、了解、觀察;同時，還可以通過Email對產(chǎn)品提出意見和建議，讓廠家參照各方面的意見修改和完善所設計的產(chǎn)品。這樣可提高設計廠家的競爭力，為設計廠家謀得更多的市場份額。若用戶對廠家設計的產(chǎn)品引起購買的欲望，通過網(wǎng)上游覽，將信息反饋到各商家，商家則會主動爭先與廠家聯(lián)系，網(wǎng)上定貨，使廠家的產(chǎn)品提前占領市場。由于激烈的全球市場競爭，各國都投入了大量的資金對虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在工業(yè)設計領域中的應用進行深入地研究。將研究的成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這是產(chǎn)品迅速占領市場的關(guān)鍵。參　考　文　獻
1　陳軍等 虛擬現(xiàn)實中虛擬景象產(chǎn)生的技術(shù)初探 計算機應用研究，1999，6
2　熊曼辰等 數(shù)字化與概念化工業(yè)設計 ICME2000論文集
3　孫守遷等 計算機輔助概念設計研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 中國機械工程，1999(10)
4　王玉新等 三維虛擬設計環(huán)境下機械產(chǎn)品的概念設計 第一屆國際機械工程學術(shù)會議論文，2000作者通訊地址: 北京機械工業(yè)學院機械系工業(yè)設計教研室 (100085)文章發(fā)表于《現(xiàn)代制造工程》2003(5)　

論文出處(作者):
公共空間移動用信息支援工具的設計概要
從藝術(shù)文化學的角度審視工業(yè)產(chǎn)品設計

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