淺析多種傳感器與多維信息環境虛擬現實技術

概念設計是對產品或部件的構思，目的是捕捉產品的基本形狀。這個階段，產品的形狀和精確尺寸尚未確定，設計人員有一定變更自由，所以盡可能考察設計方案，以便選出生產成本最低、創意良好的方案。利用傳統的計算機輔助設計，往往多是二維交互工具，缺乏三維或者多維的功能，但是產品卻是三維的部件，這樣必然導致人機交互效率低。現行的計算機輔助設計系統要求定義零件的尺寸，而在產品的概念設計階段這樣的尺寸可能無法精確得到或者根本沒必要精確定義，這樣必然影響設計效率和周期。傳統的計算機輔助設計需要兩類人員配合，即產品的設計人員和電腦繪圖員，產品設計人員有關產品的概念信息通過草圖或者口述的方法傳達給電腦人員，這樣導致信息的丟失或者繪圖者的曲解，而如果設計者本人直接參與電腦輔助設計建模的話，由于現行的電腦輔助設計系統的操作復雜和交互能力若，大大分散了設計者的精力，限制了思路。為了克服這樣的限制，充分發揮設計人員的創造性，人們開始把虛擬現實技術引入計算機輔助設計系統進行概念設計，將虛擬現實技術和概念設計有效結合，利用豐富直觀的交互手段，在虛擬環境中進行概念設計，從而節省產品精確描繪和尺寸定義的時間，這就是基于虛擬現實技術的計算機輔助概念設計，即虛擬概念設計。

三、虛擬概念設計的研究方向和應用前景

(一)概念設計中應注意的兩個問題

1. 虛擬現實環境下的概念可視化。概念可視化是指設計師透過畫面或者模型，將市場的需求轉換成可視化的具體形態。概念設計是否能符合目標用戶的要求，“眼見為實”的圖面或者模型是最具有說服力的。

2. 虛擬現實環境下的人機交互界面。想實現人機互動，必須解決一系列技術問題，形成和諧的人機環境。虛擬現實就是一種基于可計算信息的沉浸式交互環境，具體地說，就是采用計算機技術為核心的現代高科技省城逼真的視聽觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、互相影響，從而產生“沉浸”于等同真環境的感受和體驗。

(二)虛擬現實技術在概念設計中的前景

在虛擬現實環境下，進行產品的概念設計是虛擬現實技術的基本內容。在電腦虛擬現實提供的良好的可視化條件下，對電腦輔助設計建立的三維模型在幾何、功能、加工與裝配等方面進行交互性的修改，利用虛擬現實給用戶提供諸如視聽觸覺等各種感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作，從而減輕用戶的負擔、提高整個系統的工作效率。相關人員可以對原型的各方面包括視覺效果、部件間比率進行評價。針對不同用戶的愛好要求，在不同的虛擬環境中，親自體驗修改模型;選擇產品的可選部件，觀察設計和修改過程。

面對日益加劇的產品市場競爭的挑戰，可以預見，基于虛擬現實技術的計算機輔助概念設計必有長足發展，最終將與現有計算機輔助設計系統實現無縫集成。