現(xiàn)代汽車設(shè)計理論-VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介課件

1、現(xiàn)代汽車設(shè)計理論與方法主講人：XXX導 師：XXX 教授虛擬設(shè)計 產(chǎn)品設(shè)計的演變 伴隨著科學的不斷發(fā)展,人類社會步入了嶄新 的世紀。各種新技術(shù)層出不窮,而各個學科相互融合發(fā)展,又產(chǎn)生了許多新的學科技術(shù)。產(chǎn)品設(shè)計就是這樣的一門學科。每一次新科技的出現(xiàn),都會給產(chǎn)品設(shè)計的途徑、方式帶來新的發(fā)展和變化。仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提的,對設(shè)計、加工、裝配、維護等等,經(jīng)過統(tǒng)一建模形成虛擬的環(huán)境,虛擬的過程,虛擬的產(chǎn)品。仿真與虛擬技術(shù)產(chǎn)生于20世紀40年代,到90年代才逐步發(fā)展完善起來,現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到了制造、軍工、醫(yī)學、航天、建筑等很多領(lǐng)域,并且都取得了很大的成功。仿真與虛擬技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)

2、品設(shè)計中,更會體現(xiàn)出它的很多優(yōu)勢,給設(shè)計業(yè)帶來全新的理念和方法。 如下圖1就總結(jié)了工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的演變過程圖1 產(chǎn)品設(shè)計的演變過程虛擬現(xiàn)實 虛擬現(xiàn)實設(shè)計的基本特征 2 什么是虛擬現(xiàn)實1 虛擬現(xiàn)實設(shè)計的應(yīng)用領(lǐng)域 3什么是虛擬現(xiàn)實？ 虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)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(nèi)的事物。 概括地說，虛擬現(xiàn)實是人們通過計算機對復雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人

3、機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。虛擬設(shè)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(shù)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(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)

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(xiàn)實世界中的感覺一樣。 三、交互性 交互性（Interactivity）指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)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(huán)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(gòu)想性 構(gòu)想性（Imagination）強調(diào)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。 由于浸沒感、交互性和構(gòu)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(tǒng)稱為3I特性。虛擬現(xiàn)實設(shè)計的應(yīng)用領(lǐng)域城市規(guī)劃旅游景區(qū)醫(yī)學軍事和航天中娛樂以及工業(yè)藝術(shù)方面 一，城市規(guī)劃中 VR虛擬現(xiàn)實平臺07年項目-邯鄲稷山商業(yè)街（1）虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的沉浸感和互動性而創(chuàng)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(shè)計與管理人員對各種規(guī)劃設(shè)計方案進行輔助設(shè)計。設(shè)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(shè)計的速度和質(zhì)量，提高了方案設(shè)計和修正的效率，也節(jié)省了大量的資金，提供合作平臺。（3），虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠使政府規(guī)劃部門、項目開發(fā)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(guī)劃效果，更好地掌握城市的形態(tài)和理解規(guī)劃師的設(shè)計意圖。有效的合作是保證城市規(guī)劃最終成功的前提，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為這種合作提供了理想的橋梁，這是傳統(tǒng)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(guān)心的大型規(guī)劃項目，在項目方案設(shè)計過程中，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以將現(xiàn)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(xiàn)實平臺08年項目-八達嶺長城虛擬展示VR虛擬現(xiàn)實平臺09年項目-天壇公園虛擬展示9/18/2022三、醫(yī)學中 它的原理就是：使用計算機技術(shù)（主要是計算機圖形與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)）來模擬和指導醫(yī)學

7、手術(shù)所涉及的各種過程。在時間段上包括了術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后；旨在實現(xiàn)手術(shù)教學、手術(shù)計劃制定、手術(shù)排練演習、手術(shù)技能訓練、術(shù)后康復等模擬應(yīng)用。 VR技術(shù)在醫(yī)學中的應(yīng)用是非常有前景的，學員在進行手術(shù)學學習的之前，可以通過VR制作的模擬手術(shù)系統(tǒng)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(tǒng)教學就有以下優(yōu)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(nèi)容的認知和理解。（2）、通過虛擬仿真三維軟件技術(shù)建立的人體結(jié)構(gòu)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(nèi)部“漫游”讓學生非常直觀輕松的學習人體解剖結(jié)構(gòu)。不僅調(diào)動了學生的學習興趣，而且將抽象的內(nèi)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(zhì)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(yè)中的一個重要課題，這為VR提供了廣闊的應(yīng)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(zhàn)場系統(tǒng)，以提供坦克協(xié)同訓練，該系統(tǒng)可聯(lián)結(jié)200多臺模擬器。另外利用VR技術(shù)，可模擬零重力環(huán)境，以代替現(xiàn)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(yè)藝術(shù)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(xiàn)實技術(shù)的游戲主要有駕駛型游戲、作戰(zhàn)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(xiàn)實的技術(shù)。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(fā)工程即在汽車開發(fā)的整個過程中，全面采用計算機輔助技術(shù)，在轎車開發(fā)的造型、設(shè)計、計算、試驗直至制模、沖壓、焊接、總裝等各個環(huán)節(jié)中的計算機模擬技術(shù)聯(lián)為一體的綜合技術(shù)，使汽車的開發(fā)、制造都置于計算機技術(shù)所構(gòu)造的嚴格的數(shù)據(jù)