虚拟现实设计技术范文

导语：如何才能写好一篇虚拟现实设计技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：虚拟现实技术；建筑设计

随着社会的进步，建筑的艺术内涵和其实用性一样，越来越受到人们的重视。一个建筑师如何将自己的设计意图更形象，更直观地展示在专家、公众面前以供评赏呢？虚拟现实技术的发展提供了这样的机会。

一、什么是虚拟现实技术

虚拟现实技术（VR），也称“灵境技术”、“临境技术”、“幻真技术”，是模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术。它具有沉浸感、交互性、构想性。它可以把抽象、复杂的计算机数据空间表示为直观的、用户熟悉的实物。

利用这种计算机生成的交互式三维环境，不仅使参与者能够感到景物或模型十分逼真地存在，而且能对参与者的运动和操作做出实时准确的响应。

二、虚拟现实技术在建筑设计中的应用

（一）在城市规划设计中的应用

城市的规划具有非常的超前性和可延续性，所以在其中引入虚拟现实技术是非常明智的举措。随着世博会的召开，世界各国所有大中小型展区均使用虚拟现实技术进行展示，也提升了虚拟现实技术在城市规划中应用的广泛度。在数字城市的制作中，我们可以提前数年预计到以后可能发生的各种状况，比如一个楼层的高低对周围光照的影响，可以在虚拟现实中通过实时光照来表现出阴影的范围，从而进行整体的城市规划。

（二）在建筑装饰设计中的应用

建筑装饰在设计和施工阶段可能出现无法预期的问题，而工期延误或者成本增加。而在虚拟世界中，我们可以提前模拟出需要的效果，从而在功能性上，房屋空间比例尺寸上，消防安全性上色彩上，材质上，以及采光效果上提前预知会发生的问题，只要前面花少量时间对最终效果进行推敲，就可以非常直观的给施工人员和客户一个满意的交代。

（三）在设计成果展示中的应用

建造建筑并不是投资方的主要目的，其主要目的是由一座成功的建筑达成最大化的商业目的。虚拟现实系统以其独有的“沉浸感”给消费者带来全新的感受，不失为一个展示建筑美观度和功能的最佳手段。

三、虚拟现实技术的现实意义

（一）项目的技术论证

建筑行业与其他行业有着很大的不同，一座建筑的落成对社会的影响，人民的生命安全，都起到非常重要的作用。在当今众多大型建筑场馆的设计工作和施工过程中，我们要面临巨大的经济压力。前期设计出现的任何一个问题，都可能在将来的施工过程中出现巨大失误。在竣工之后，建筑的功能性，安全性，环保型方面也需要时间进行考察。所以我们一定要在前期以三维成像技术来展示最终效果，才可能在最低的成本压力下把安全系数提到最高，同时也节省了人力物力，达到很好的先前期论证效果。

（二）改善建筑设计

建筑设计是一项非常具有科学性、严肃性的过程，它需要在建筑设计的过程中，不断地进行技术论证及可行性的分析，对以往设计做出更好的改变，以避免建筑在建造过程中或者使用过程中出现由于设计而出现的问题。虚拟现实系统就可以为我们的建筑师门提供这样的机会。采用虚拟现实系统，建筑师可以将其作为一个建筑性能评价的工具，在其中来发现建筑设计出现的缺陷，同时可以采用系统模拟出不同的解决问题的方案，在极低成本下，完善建筑项目的设计。

（三）节省投资和运行费用

采用虚拟现实技术进行先期技术成果的演示和论证有助发现设计中多余的措施和各专业不协调的部分，及时修正以节省投资和运行费用。同时，演示论证也可发现设计中可能导致无法满足要求的设计不当之处，避免了建筑物建造完成后的返工。

四、结语

虚拟现实技术在建筑设计中的应用，有着不可估量的应用前景。借助虚拟现实技术，能够极大的丰富建筑师的设计方法，增强设计师的创新能力。信息时代的建筑师，除了需要了解已有的建筑技术和设计方法外，更要善于从计算机应用中吸取一些先进的方法。只有不断更新观念，不断掌握新技术，才能赢得未来。

参考文献：

[1]贾滨.进入数字化时代的建筑学仁J3科技情报开发与经济,2006,6

篇2

关键词：虚拟现实；室内设计；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）32-0046-02

一、引言

设计对象的变化导致室内设计师角色与室内专业教学方向的变化。分析数字化虚拟现实技术在室内设计与装潢方面的应用情况，才能更加明晰室内设计教学模式需要如何去适应这种变革，传统室内专业设计本身具备的优势如何与虚拟现实技术结合，设计师应如何应对快速发展的数字时代。

二、虚拟现实技术在室内设计中的应用

虚拟现实技术是一种以计算机技术作为平台，利用各种硬件、软件资源来实现计算机与人相互沟通和交流的手段，通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户听觉、视觉、触觉甚至味觉等多感官的享受，是一种可以创建和体验虚拟环境的计算机系统技术。巴里（Sherman Barrie）和杰金斯（Phil Judkins）把虚拟现实的特性归纳成高密度性、交互性、融入性、清晰性、直观性。其在室内设计、建筑、游戏、医疗、教育、航空等领域有着广泛的应用。从遥远的古埃及文化中，绘画工人为了室内气氛的营造，采取在石柱与浮雕上绘制仿自然界的壁画来实现，到今天通过虚拟现实技术来构筑场景，这是一个漫长的时展过程。美国电子游戏公司EA研发了游戏模拟人生3，在开发过程中聘请了数十位室内设计师，运用程序绘制制作了几千种的家具组件，人们可以亲自设计房屋的建筑结构模块，完成墙体结构改造、电路重排、供水管路设计的等多方面的探索学习，还可以在室内完成家具的变换、灯光效果的测试、木地板颜色搭配、卫生洁具、瓷砖变更等来实现室内的整体及细微的效果表达。虽然缺乏对使用者的人体尺度等的考虑，但缩短了室内设计师与使用者专业距离，解决了设计者与使用者之间交流难题。

三、虚拟现实技术促使室内设计师角色转变

虚拟现实技术、三维数据――实体转换技术的完善和应用，使室内设计创作方式完全区别于传统平面、立面、剖面和三维模型的室内生成模式，它将设计师创作思维从理性思维、总体性思维向非总体性思维、浑沌思维转变，使过去难以想象逐步消除了设计师的视觉思维优势的空间形态设计与复杂材质表现变的更加简单而精准。随着现代室内装饰行业的发展，设计领域分工日趋细化，造价师、水电师、结构师等各工种设计人员的出现，使得材料造价、水电安装与设计施工过程基本与室内设计师无关。由于社会上常以效果图美观与否作为评判基准，其自身的知识结构日益变得狭窄，缺乏完善的知识体系。使得设计师们只陶醉于数字技术的快捷便利网络图像信息的快捷传播使室内设计的风格和内容方面变得更利于模仿与嫁接。设计师急需拓展专业领域，转换角色职能，提高技术含量，加速科技创新。带着中国先进设计文化思想与了解国际相关专业为主导的理念，迈向国际交流的行列是“新角色”的任务，多轨制转变心态才能够发展中国的室内设计事业。

四、通过虚拟现实技术支撑，室内设计教育模式发生变化

我国室内设计专业教学在课程设置、学时分配、实习实训等设置内容上都存在着诸多问题。伴随着室内设计领域进入了一个崭新的时期，数字化虚拟现实技术势必带来室内设计的变革，相应设计学教育模式发生变化。首先，在培养方式上侧重于艺术型人才培养，注重建筑与室内的整体学科关系、文理交叉、艺术与技术相结合，更为科学、合理。其次，重视运用现代信息技术，采取直观的软件教学方式。再次，修订教学计划，修改教学大纲，合理安排课程学分的分布，避免学生作业堆积，画图拖图熬夜现象出现。目前数字化虚拟技术日趋强大，二维绘图向三维化转变，室内设计教育体制必然要改革更新，专业四年制课程学习时间应有针对性安排，不应停留在传统室内设计教育模式。

五、虚拟现实在室内设计中的展开式实验

在室内设计教学中，我们重点采用了VR-PLATFORM这款虚拟现实软件来辅助我们实现教学模式的改革。室内虚拟现实设计软件“VR-PLATFORM”通过建筑模型的建立，在居室设计中供水、重力、电力、风力等实验进行技术上的模拟分析，数据测算和直观的显示，协助设计师修改方案。在东南大学成贤学院艺术本科生室内设计教学中，结合住宅方案设计，运用软件“VR-PLATFORM”进行了科学数据基础上的方案修改。以某小区样板间供水系统为例，为了能够生动并且直观的得出室内供水、供电等设施的管路信息，可以通过建立模型、构建场景、烘焙贴图、制作动画等制作出执行文件，并将其导入到VRP仿真系统开发包当中，从而构建一个真实的居室供水虚拟现实系统。如图1首先依照给水系统的CAD图纸通过3DS MAX建立水管路的模型。通过将3D模型导入到VRP中进行优化处理及三维渲染。通过VRP-SDK所提供的对话框操作，来控制某个点位的角阀关闭以停止流水，完成管路、管接、水阀之间进行交互，有效地实现了对居室供水的操控、供水管路可视化、供水管路可控化、和供水管路可读化。在虚拟现实技术的支持下，室内给水系统都得到了最大的优化，从而大大提高了设计人员在设计住宅或设计大型室内项目时对于给排水部分的设计的掌控程度。“设计中很多问题和错误的出现往往是由于考虑不周或缺乏远见。VR使我们有可能避免这些，直至达到满意结果。”

参考文献：

[1]Barrie S，Judkins P. Glimpses of Heaven-Visions of Hell：Virtual Reality and Its Implications[M].London：Hodder and Stoughton，1992.

[2]骆晓川.虚拟现实在居室设计中的应用与实现[D].沈阳航空航天大学，2012.

[3]陈尚超.城市仿真――一种交互式规划和公众参与的创新工具[J].新技术应用，2001，（8）：34-36.

[4]周榕.知识经济时代建筑师角色解放与价值回归[J].建筑学报，2000，（1）：53-55.

[5]李艳菊.数字化虚拟现实技术时代的建筑设计教学模式变革[J].生态经济，2012，（4）.

篇3

[关键词] 虚拟现实新产品开发设计产品设计

随着计算机图形学、可视化技术、软件工程、硬件设计及控制工程的迅速发展,虚拟现实技术已经应用到了制造、医学、建筑等领域。将虚拟技术应用到新产品开发设计中,实现草图―效果图―结构图―模型全过程的交互和可逆,更会体现出它的很多优势,给设计业带来新的理念和方式,极大地加快产品开发的进程,使设计者、消费者融为一体设计出满足市场需要的产品。

一、虚拟现实技术

虚拟现实是利用计算机技术产生一个高度逼真,具有视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉的虚拟环境,使置身于该环境中的人通过使用各种专用的传感交互设备对虚拟环境中的实体进行相互作用,达到交互考察与控制,融为一体的程度。将虚拟技术应用于产品的开发设计,本质上讲它是将产品从概念设计到投入使用的全过程在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现,其目标不仅是对产品的物质形态和制造过程进行模拟和可视化,而且对产品的性能、行为和功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。

二、虚拟现实技术在新产品开发设计中的实现

虚拟现实技术在产品设计中的实现分为硬件系统和软件系统两部分。

1.虚拟现实硬件系统。简单的虚拟现实系统并不需要太多复杂的设备来实现,只要能够满足具有输入、输出功能的设备即可。但要充分实现虚拟现实技术带来的沉浸感、交互性、想象性三个特征就需要专业的信息输入设备和信息输出设备。信息输入设备包括键盘、鼠标、数据手套、手柄等,信息输出设备包括高性能显示器适配器、单通道或多通道投影仪、立体眼镜等。

2.虚拟现实软件系统。要想让设计者和用户或者其他人员真正体验到虚拟现实技术所带来的临场感和沉浸感,首要的是建立一个与客观世界相符合或者与设计者头脑预想的设计方案相符合的虚拟三维模型,而且需要较真实的反映出产品的色彩、材质、光照等方面。要建立可视化三维模型从技术实现上可分为几何建模、形象建模和行为建模。

其中几何建模是可视化三维模型的基础,主要建立所需三维场景的几何构形。形象建模主要对几何建模的结果进行材质、颜色、光照等处理。行为模型主要处理物体的运动和行为描述,体现了虚拟环境的动态特征。

三、虚拟现实技术在新产品开发设计中的应用

1.产品的造形设计。采用虚拟现实技术的造形设计,可随时修改、评测、方案确定后的建模数据,可直接用于冲压模具设计、仿真和加工,甚至用于广告和宣传。

2.产品的色彩及材质设计。在产品的色彩及材质设计中,通过虚拟现实技术可以直观地进行色彩和材质的选择与搭配,确定主调色和辅助色以及进行材质的确定。

3.产品的结构设计。设计者通过虚拟现实技术可直观地进行产品结构设计,使用虚拟现实硬件和软件装备在虚拟环境中可直接指导操纵模型,在产品开发的各个阶段,对虚拟产品原形的结构、功能、加工工艺、装配、生产组织等各个方面进行虚拟环境下的仿真,从而保证设计的可靠、高效。

4.产品的运动和动力学仿真,产品设计必须解决运动物件工作时的运动协调关系,运动范围设计,产品动力学性能、强度等,例如,生产线上各个环节的动作协调和配合是比较复杂的,采用仿真技术,可以直观地进行配置和设计,保证工作的协调。

5.产品的展示。用虚拟现实技术制作的产品广告具有逼真的效果,不仅可显示产品的形态,还可显示产品的内部结构,装配和维修过程、使用方法、工作性能等,尤其是利用网络进行的产品介绍,生动、直观,广告效果好,使人们能在城市、工厂、机器内部乃至图样和零部件之间直观地获取信息。

四、虚拟现实技术在新产品开发设计中的作用

1.缩短产品开发设计流程,提高产品的成功率。将虚拟现实技术应用到产品开发后,由于产品设计过程是数字化的,所以节省了传统设计中制造物理模型所需要的物质,时间也会大大缩短,而且通过使用虚拟技术让使用者直接参与设计,从而使产品在生产之前获得各方面的鉴定,这就为设计师改进设计、完善设计提供了极大的便利,从而缩短产品的开发周期,提高产品的成功率。如Mercedes―Benz公司根据用户要求设计出具有个性的汽车。用户可按照自己的要求,在不同的虚拟环境中,亲身体验修改汽车模型的感受。

2.降低产品设计开发的风险和成本。通过使用者的直接参与,可以与设计师进行更好的交流互动,使用者与产品之间多了一些亲切的感觉,这就避免了产品只刻上某一个设计师的烙印。例如通用公司的新型电力机车。设计人员为用户提供的是三维数字化机车模型,若用户需要修改,可直接与设计人员一起对机车模型提出修改意见,使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量减少一半以上。

五、结论

社会的进步和科技的发展,使人们对产品的要求越来越高,这就迫使各生产企业在降低生产成本的同时更要使产品的设计周期大大缩短以增多商机,在新产品开发设计中虚拟现实技术的引入,可以实现产品的完全数字化。可以预见,在未来的产品设计中,从产品的外观造型、色彩及材质,到动力学仿真,甚至于产品设计管理、产品展示等,虚拟技术将会发挥更大的优势。

参考文献:

[1]陈为:虚拟现实技术在工业设计中的应用[J].机电产品开发与创新,2006,(05)

篇4

计算机现在是运用的比较普遍的一种表现方式，有三维表现和虚拟动漫的表现形式，而现在我们运用计算机表现的形式是3D多，现在基于人们的文化修养和审美意识提高，在室内设计方面的表现手法选择性越来越多，有时候同样方案和同样的设计，但是表现手法不一样，就会给客户不一样体验和效果。而基于这种计算机和传统手法相结合的虚拟表现手法就有很大的优势，可以更加直观充分的展现给客户看了。

二、虚现实在室内设计的运用和发展目的

室内设计发展至今，已经有多种表现形式了，那么虚拟表现在室内设计中有一下几个功能和目的：

1、充分的帮助设计师讲解设计理念

在室内设计这专业出现之前，室内装修都是以业主根据自己的欣赏水平和想象来施工的，这种方式只能以亲自在现场知道工人去施工，所以也就没有施工图啊，设计方案之说，装修功能也只局限于人类的居住需求。随着社会发展才分工出设计师行业，也就有了方案和平面图包括效果图，伴随着设计师和客户交流也越来越多。但是在交流中客户和设计师都有对方案的理解，那么就能使设计师更好的修改方案，也就能和施工人员对接施工，但是这种施工固然能解决设计问题，也能更好的和施工人员交流，但是还不能满足设计师和客户之间的交流，在这个发展过程中虚拟现实运用很好的弥补了室内设计的不足，能使设计师的方案更直接的和客户交流对接，当然更加丰富了室内设计的表现手法。

2、在室内设计中优势

近年来，虚拟设计在室内设计中作为一个独立体系正在快速的发展，三维立体在虚拟现实中相比于传统手绘中的优势在于实际设计空间的真实尺寸体现。这种设计更加直观的表达出设计师的效果，更加人性化和专业化，在设计过程中更加快捷、直观、逼真。

3、灵感创作的来源

计算机更能反映空间的真实性，虚拟在空间的创作中，能把各种模型组合有利于激发设计师的创作潜能和再创作的灵感。在计算机创造中，各种模型有趣的组合，能使设计师找到源自大自然的设计，一切的设计来自大自然万物，它能使设计师在面对计算机时消除疲劳，避免单调的工作，使设计师有更多的时间来找创作作品的灵感。

4、合理的展示平面布局

计算机处理数据的强大功能，室内设计的数据一般通过计算机数据处理得来的，像室内的平面图的尺寸、标注等都可以用计算机处理得来的。传统方式则需要设计师发费大量的人力物力来计算，而且没有计算机那样精准。现在计算机的处理大大节省了时间和人力成本。

三、虚拟现实技术在运用中的不足

1、时间成本更高

以往通过传统方式手绘来与客户交流，直接可以描绘出客户的想法，而虚拟现实的制作方式则相对来说时间周期更长，也更加不好修改，在表现方式越来越多的情况下，手绘通常时间比较节省，而电脑制作的效果图相对来说也比较短，而使用的虚拟现实技术来表现方案时，通常比较漫长的，而且也不容易修改，因此虚拟技术在现实运用中的时间成本比较高。

2、价格成本偏高

虚拟技术与传统方式相比较的价格偏高由多方面的成本因素的，首先虚拟技术是一门新型的信息技术，是伴随着科技发展的成果，目前掌握这门技术的人员不是很多，这是作为一门技术表现的方式，其次是因为虚拟技术在现实操作中时间成本相对来说比较高，而且对计算机的硬件要求比较高，这也无形中增加了运行成本，因此虚拟现实运用在实际运行中有着多方面的制约因素。

3、技术人才的匮乏

目前我国教育还没有大量培养掌握这门技术的人才，而科技在前进，所以人才的匮乏不足也制约着虚拟现实技术的发展。

四、结束语

篇5

关键词：虚拟现实；校园漫游；设计；实现；分析

中图分类号： TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（B）-00

虚拟现实技术也被称为灵境技术。这项技术主要是综合了计算机图形学、计算机仿真技术以及人工智能等多种高科技的最新研究成果，使人与计算机能够很好的融为一体，并且能够给人予一种身临其境的感觉。本文从不同方面对虚拟校园相关技术进行了系统的分析。

1.数字校园相关技术分析

数字校园即是指数字信息化的校园，主要以计算机网络和通讯为核心技术，以信息的获取与知识的共享为重要手段，是网络化、数字化、智能化有机结合的新型的、开放式的教育环境。数字化校园主要包括校园的设施数字化、校园的漫游智能化以及可视化等方面的内容，同时也能够对过去进行反演，从而对现实进行决策以及对以后做出有效的预测。

1.1三维场景的建模原理分析

三维场景建模是虚拟校园漫游系统的主要构成部分，而一个虚拟的环境是否逼真则主要来自其视景生产系统的质量，它将直接影响仿真的效果和相似度，同时也是直接影响虚拟现实系统沉浸感的一个重要因素。

1.2建模工具软件的分析

Multigen Creator是一个系列软件，主要为开发的一个实时建模以及图形数库的生产工具，具有强大的多边形建模和矢量建模等功能，提供了多种专业选项及插件，能够较为方便的进行实体模型的建立以及管理工作。

Vega主要是为应用在实时视景仿真以及声音仿真等领域的世界上较为先进的软件环境平台，对于复杂的应用，能够提供便捷的创建、编辑和驱动工具。且性能稳定易用，支持多种数据调入，能提供高效的CAD数据转换。

1.3三维建模相关技术分析

针对三维模型来说，主要是涉及到的数据包括了数字化的地图数据以及三维模型尺寸数据等，同时也包括了建筑图纸以及全校航拍图来获得数字化的地形图数据。

三维建模最主要的四个环节是：首先，创建物体的层次结构。这是由于具有层次结构的文件比无层次结构的文件执行效率高。具体可将物体和相关的实体进行组合形成物体组和相关组，在此基础之上嵌套建立起物体的层次结构。其次，对模型进行优化。尽量减少多边形的数量是可视化仿真建模的基本原则之一。最理想的效果就是用最少的多边形来表达视角上很真实的模型。第三，植物建模。根据校园内各种植物在所选取的视野范围内的地理位置、生长密度等特征，可分别采用十字交叉或多十字交叉模型。第四，合理运用实例。当数字校园的场景中相同的某个实际物体比较多时，可通过引用同一个实例的方法来解决相同几何体的模型问题从而降低模型数据的存贮空间。

2.视景的漫游分析

2.1人机交互的控制分析

在虚拟三维世界之中，漫游的过程主要是人和计算机的交互过程，因此为了能够满足不同漫游方式的需要，系统设计漫游引擎的过程中可以设置成为手动漫游以及自动漫游。

针对于手动漫游来说，能够随时随地的控制漫游过程中的速度以及方向和视角，根据任意的视角来观察建筑物的内部结构以及设施。相对于手动漫游来说，自动漫游需要为一个预先确定下来的路径创建关键点，之后则是通过观察者应用一个导航器来穿过路径进行自动的对运动做出控制。

2.2 视线的碰撞检测方法分析

漫游人员在进行漫游的过程中将会和地形以及障碍物出现一定的碰撞，Vega虽然能够对地面碰撞检测做出相应的定义，但是针对于定义的运动模型根本无法能够起到实际性的作用，因此，本研究采用技术视线碰撞检测的方法来进行检测。

针对这种方法来说，主要是空间直线以及空间多边形的求交问题，并且核算的方法也能够得到两个方面的结果：第一是漫游的过程中地形以及障碍物所进行的碰撞检测；第二则是虚拟的实体选择以及虚拟场景环境之中的绝对坐标系如下图1所表示。

作为起点，并且沿着观察坐标系Y轴向着正向进行射线，同时也可以给根据空间直线的方程式来对其进行描述。

L：X=Rt+E（t≥0）

在公式之中，X（x，y，z）主要是为视线上任意点，然而R（xr.yr.zr）则是为射线的方向。然而E（xe，ye，ze）所表示的便是视点射线上起点，t主要是为X点距离视线的距离。在空间平面P的防尘以及其法向量主要是为以下公式所述。

Ax+By+Cz+D=0

N（A，B，C）主要是为容易求得出来的摄像以及平面的焦点和视点到点之间的距离。

N1・N2=N1x・N2x+N1y・N2y+N1z・N2z， N・（Rt+E）+D=0，

t0=-（N・E+D）/（N・R），（N・R≠0）。

在公式之中，要是射线L和平面P所平行，那么则不存在着焦点，不然射线L以及平面P则是相交的，焦点主要是为X0=Rt0+E，其视点到交点的距离主要是为t0。

虚拟的实体选择是可以得出进一步的求解，然而在对实体进行选择的过程中，通常情况下不知道视线应该和那个多边形进行交汇，要是每一次都会对整个场景之中所有的表面多边形全部都是经历了一遍，那么将会出现比较大的运算量，从而到导致出现一些不必要的浪费。所以，在现实基于视线的碰撞检测过程中，必须要考虑到球形包围盒以及长方体包围盒的快速求交方法能够实现虚拟体的选择。

3.系统的设计以及实现分析

漫游引擎主要是一组三维场景漫游的核心程序所在，并且负责实现输入映射以及试点的控制以及虚拟场景调度管理等系统漫游的功能。在数字校园漫游引擎之中，多数系统能够在主页定义一些可选项，能够给漫游都提供一打开或者关闭的功能设置，从而使“游客”在数字校园之中能够观赏到不同时段（不同季节）的校园景色，同时也能够采用任意的视角和路线在校园之中自由穿行。

基于上述主要系统分析，通过建立起基于多为信息空间的和谐人机环境，被认为是信息技术创新发展过程中的主要目标，并且虚拟现实技术也是支撑多为信息空间的关键因素所在，通过应用虚拟现实技术来进行数字城市的虚拟建设以及虚拟装修等进行展示，能够更好的为相关领域上面的技术进行创新，从而取得一个良好的效果。

参考文献

[1]刘航，王积忠，王春水.虚拟校园三维仿真系统关键技术研究[J].计算机工程与应用，2007.28（12）：2934-2936

篇6

概念设计是工业设计领域中的一个重要方面。国外大公司的产品设计部门包括:

1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见，产品的概念设计的主导地位和重要性。

1概念设计的内涵

概念的设想是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”，让学生进行座椅的开发设计。步骤是，首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理，并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事，从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为，在民间曾有这样一个说法，就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上，取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后，就断了药，从此不再吃药，这也意味着孩子走向健康。所以，将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时，用折断了的钥匙做椅架为主题，由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略)，于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。

这是传统的产品概念设计。当然，产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化，设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中，产品概念的构思是丰富的，人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。

2概念设计与产品市场

概念设计只是第一步，能不能进行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市场为开发商或企业带来效益等，这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距，是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中，只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中，如何减少做“分母”的被动，扩大见效益的百分比，仍是最关键的，是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。

3虚拟现实技术促使概念设计的市场化

为了更好地接近产品的市场需求，目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，计算机辅助工业设计的发展，尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品，让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，就大大减少了投放市场的风险性，也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程，保证产品开发一次性成功，加快开发进程，甚至使设计者和用户融为一体，设计出满足市场需要的产品。

二、虚拟现实技术与虚拟产品

1虚拟现实系统(VirtualReality，VR)

虚拟现实系统又称为虚拟现实环境，是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动，观察周围的景物，还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象，听到的是虚拟环境中的音响，感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力，从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:

①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;

②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;

③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。

2)基于图像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像，将获取的景物图像，通过图像处理技术，按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上，用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。

2虚拟现实系统的常用设备及要求

虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外，还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。

3虚拟产品(VirtualProduct，VP)

虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物，是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真，设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的，因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程，使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。

三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景

在概念设计中，如采用头脑风暴法进行方案创意时，可以将体验设计思想更好地融于其中，也就是更多地关注产品使用者的感受，而非产品本身。比如，针对不同用户及爱好者的要求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议，邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见，观察设计和修改过程，直至大多数人满意为止。

为了适应激烈的市场竞争，设计厂家不能坐等用户找上门订购产品，而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告，再与计算机网络技术结合起来，使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品，并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时，还可以通过Email对产品提出意见和建议，让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力，为设计厂家谋得更多的市场份额。

若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望，通过网上游览，将信息反馈到各商家，商家则会主动争先与厂家联系，网上定货，使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争，各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。

参考文献

1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究，1999，6

2熊曼辰等数字化与概念化工业设计ICME2000论文集

篇7

一、虚拟现实技术在高校景观设计教学中的优势浅析

1.给师生带来真实感的教学体验

平面的景观设计碰撞上虚拟现实技术，便诞生了具有三维渲染的景观设计方案。将虚拟现实技术引入景观设计专业教学中，即运用相关技术对景观设计工程项目进行三维建模，按照景观规划方案对项目建模进行各项设计和施工。将原本平面的规划设计3D化，可以实地模拟各种施工方案、施工程序，在一次次模拟中对比，以确定最适合此次景观设计的方案和程序、确定施工工程中具体的施工计划和注意事项。当学生在教学设计过程中遇到困惑和疑问，而老师又顾及不上的时候，容易陷入思维的误区，个人发展停滞不前。由于自身发展的需要，学生在设计方面确实需要一个能大量获取信息的渠道，而虚拟现实技术基本满足了师生发展的需要。三维建模的操作和展示更加真实、具有知觉的直观性，能有效提高师生沟通的效率，节约交流成本，提升教学质量。

2.提高设计的精准度和计算效率

虚拟现实系统在数据表达上的关键技术是三维实时数据库技术。庞大的数据库便于学生快速、准确地度量项目的工程量和施工时间，衡量工程的成本、费用、收益，进而提升项目预算的精准度和效率。虚拟现实数据库为现实系统提供了诸如工程实料、材料样板、环境设施、构造做法等后台数据支持，针对建模对象提供详细的图片、文字、模型等全面信息，学生通过数据库可以随时调查到类似的设计案例和设计技巧，对景观设计的效果、材料、用法等有了更为深刻的认知。虚拟数据库资料翔实、精度令人惊艳，可以快速为各项管理人员提供需要的信息。学生可以根据虚拟现实技术把握项目成本、造价，以挑选合适的用工材料。虚拟现实技术为学生提供了可靠、准确的依据，将虚拟和现实很好地交融，提高了学生的实践能力和业务能力。

3.增进师生之间的友好交流

虚拟现实技术搭建起师生之间可视化交流的广阔平台，师生间的正常交流因为这个平台的存在而变得异常便捷流畅。那些原本晦涩难懂的专业术语沟通，因为虚拟现实技术的可视化优势，而变得清晰明朗，师生之间沟通的成本大大降低、效率有效提升。当学生需要完成一项景观设计的规划时，教师可以根据自己的专业基础为学生示范搭建3D模型，由学生借鉴参考。在此三维模型的基础上，学生可以参考前人的设计案例和个人对建筑基地的主观考量，根据建筑基地的主要环境考察资料，去创作能够发挥自己设计理念的景观设计作品。设计过程中，当学生产生思维上的困惑时，可以随时咨询代课老师，交流自己在设计过程中的所思所想，老师也可以针对3D模型提出建设性的改进建议，师生之间的交流基本无甚障碍。师生彼此之间进行思维火花的碰撞，磨合之下诞生了更具有创意和思想的景观设计作品。

二、虚拟现实技术在高校景观设计教学中的难点浅析

1.课程程序设计难

虚拟现实技术只有渗透在信息系统的各个方面，改变传统信息系统的人机交互模式，使之达成以用户为中心的系统，才能真正实现健康的发展。但虚拟现实技术与信息系统的沟通应用还存在一些技术上的难题。为了更好地将虚拟现实技术应用于景观设计专业，首先需要设置相应的课程程序设计。图形的虚拟环境搭建是程序设计的第一步，这就要求完成三维模型的构建。三维建模十分复杂，我们很多时候是在享受前人千万次失败后的成果，没有真实体会个中艰辛。三维建模是图形渲染技术向真实化过渡的必要过程，真实世界的几何何其复杂，要一点一滴还原为立体的模型。现如今的模型建构基本是人工绘制，如此便需要高薪聘请行业精英人才前来为课程进行专业设计，程序设计和模型构建的费用自然是惊人的，却是必要的产前投入。就园林景观设计而言，一年四季园林景观的风景面貌大相径庭，为了便于我们更人性化地设计景观，就需要录入一年四季不同的风景信息。如何编写VR程序以体现景观的季节性，是VR程序设计的重难点。

2.教学硬件支持难

有程序，也得硬件支持。各种外部设备，都是虚拟现实技术在景观设计应用专业不可或缺的道具，比如戴在头上的立体显示器、立体投影仪、空间定位器、高精度的数据手套，这些每一样都价格不菲。为了完成复杂的三维模型展示，更是需要高性能的图形软件，高校若是提供全套的虚拟现实技术硬件支持，前期必定是投入大于产出,一定时间内看不到明显的收益。这样的经济投入对于任何高校都是一笔不小的支出，而且在教学初期这样的设备安装也是较大的工作量，经济与人力的消耗性支出不可小觑。另一方面，虚拟现实技术在景观设计专业中的运用，需要大量翔实的数据作为支撑。虚拟现实技术与Internet结合，搭建起信息沟通的平台，才能获得信息资源最大化。这样的巨型数据库是教学的知识库，是学生探索知识的海洋，更是软件支持的重头戏。进行精确数据分析的前提便是庞大的数据库信息。在景观设计中，必须搭建3D模型，而各3D模型需要多个面去丰满，诸如侧面图、俯视图、仰视图等。为达到接近理想化的模拟效果，需要计算机有很强大的计算功能，这对计算机的硬件压力也是十分巨大的。综合分析，普通硬件支持和软件支持需要高昂的费用投入、需要人力物力的各项支持，其花费的时间和金钱不可轻易计量。

3.技术教学推广难

技术的推广从来都是需要人力的大量投入。虚拟现实技术在高校课堂教学中，尚属于高端的阳春白雪般的技术，故而对专业水平和计算机水平要求较高。但综合目前各高校的教师能力分析来看，各高校老师只能简单操作计算机，对虚拟现实技术方面的知识不甚了解。在运用虚拟现实技术时，由于自身能力受限，很难较好地运用虚拟现实技术于课堂教学中，无法倾力传授学生。无形中课堂的授课质量也会下降，课堂气氛必然不甚活跃，影响着学生对专业知识的吸收程度。另外，当老师不甚了解虚拟现实技术的应用时，就会在实际教学中，减少三维建模的课堂教学与体验，影响课堂原有的教学水平，同时也是对教学课件和教具的极大资源浪费。除此之外，更是极大程度制约了虚拟现实技术在各高校的应用推广和发展进程。

三、虚拟现实技术在高校景观设计教学中的应用分析

1.课程项目分析

事必躬亲，方得深浅。景观设计虚拟项目的第一步便是项目设计。这就要求学生实地考察项目的原始地貌、周围环境，认真分析项目进行的有利和不利因素，做出尽可能具体的项目可行性分析。但现实生活中，受到种种因素的制约，景观设计专业的学生往往没有施工现场实地考察的机会，只能通过老师的描述和前人的案例自由发挥，颇有点随心所欲、不切实际的感觉。这般脱离实际的思维跳跃，严重影响学生对于项目可行性的判断和分析。虚拟现实技术给予了学生这样的“实地考察”的机会，类似3D游戏般，有一个交互式的界面，启发学生设计的创意、构思。学生可以近距离仿真般接触想知道的点点滴滴，可以借此考察项目基地的实地环境、进行环境分析、项目评判，了解项目周围的地域文化、交通情况、聚居人群、风土人情，能够更加系统全面地对课程项目进行合理的分析。

2.设计方案规划

谋事在人、成事在天。项目进行中的关键便是设计方案规划。在此阶段，需要确定景观项目的定位和定量，需得学生细致准确地描述景观项目的布局。诸如，景观项目的平面图、剖面图、立体图、效果图和局部效果图。每一处小景、每一处大景，都有着细致全面的展示。通过虚拟现实技术，学生仿佛置身景观项目场地空间内部，在3D模型中体验实际操控景观布局的。学生不断调整景观布局设置，大到整体布局框架、小到内部装饰摆设、具体到颜色造型的调整，细致观察每一次布局，再进行精密的视觉效果对比分析，可以观察到最适合整体设计方向的规划方案。长此以往的虚拟现实训练，可以有效地激发学生的创新意识、提高学生的设计能力。对于靠山别水的别墅，在景观设计上追求品位和质感，就可以根据3D建模规划别致的美感，在视觉上突破创新，以迎合客户的喜好，为以后实际工作奠定扎实的基础。

3.施工图设计

施工图设计，便是将粗放的方案规划落于细节。如果说方案规划考虑的是布局，那么施工图设计便是考虑如何达到这样的布局。虚拟现实技术将原本二维、平面的施工图升级为三维、立体的实体。在施工图设计阶段，学生可以通过虚拟现实技术，感受VR在设计绘图上的无限魅力。在景观设计施工中，学生通过虚拟现实技术可以高度仿真景观植物的空间组合，对景观植物的种类和植株大小、种植位置进行周密计划，确定景观范围，以此完成整个3D规划里的纵面景观展示。在此过程中，学生可以根据美学观念和客户的需求偏好，不断调整景观的整体布局、扩大或缩小植物的种植范围，变换种植物种的品类组合、调整植物种植的适当间距，以期达到最佳的生态效益和景观效果，美化景观设计的空间形态。不同的施工对象，需要考虑不同的施工效果，这些在平面上较为抽象的事物，3D化之后，在视觉上呈现出异常清晰的效果，对于施工设计百利而无一弊。

将虚拟现实技术引入景观设计专业，丰富了景观设计教学内容，使景观设计教学更加生动。通过虚拟现实技术将真实的建筑、景点还原至教学课堂，使学生心生身临其境之感，拉近了师生沟通的距离，提升了教学质量，凸显了虚拟现实技术强烈的交互性。但在各大高校实际教学中，囿于虚拟现实程序设计、硬件支持和技术推广的难度，无法最大限度地运用虚拟现实技术，造成资源的浪费。在此，呼吁各大高校增大对于虚拟现实教育的投入，积极培训教职工，以期景观设计专业蓬勃发展。

作者:林崇华 刘曌 单位:河北工业大学

参考文献：

1.郭雨.虚拟现实技术在园林景观设计教学中的应用与效果分析.美术教育研究,2016,10

2.杨萍.园林景观设计教学中虚拟现实技术的应用解析.城市地理,2016,22

3.文铮.虚拟现实技术在景观设计教学中的应用前景.中外建筑,2006.5

4.王宏信,赵月宁.虚拟现实技术在园林景观设计中的应用.河南科技,2011.15

5.胡海辉,陈旭,龚束芳.虚拟现实技术在“园林植物景观设计”教学中的应用研究.黑龙江教育学院学报,2015.3

篇8

近年来，我国建筑行业在虚拟现实技术的应用上进行了全面的研究，取得了一定的科技成果。但是要想真正的将虚拟现实技术科学的用到建筑设计中，还需要建筑设计人员结合专业知识进行深入的研究。

关键词：

虚拟现实技术；建筑设计；应用

1前言

在如今的信息技术时代，虚拟现实技术对建筑设计产生了深远的影响，这种技术的应用，改变了传统建筑设计的思维模式。虚拟现实技术能够使现在的建筑设计进入一个虚拟逼真的环境，具有强大的发展意义。

2虚拟现实概念

(1)虚拟现实，顾名思义，是对现实的一种虚拟表达。它与多媒体技术、互联网技术一起被公认为目前最有发展前途的新生计算机技术。这种虚拟技术可以通过计算机技术的高水平操作构造出非常接近现实情况的多维立体环境。它能让人更直观的看到虚拟出来的环境布置，能让人对事物的认知一目了然。现代的虚拟现实技术已经能够逼真的将视觉和听觉感受融合到应用中来，也有一些可以将触觉感触融合进来，使人与虚拟环境能够互动。人们能够像在真实环境一样去感受环境中的一些不足和问题。使设计能够得到不断的完善和优化，设计产品能够更好地符合人们的感官感受。

(2)计算机辅助技术经过长时间的发展，已经被各领域公认为不可替代的创新性技术力量，在较早的建筑设计中，就采用计算机CAD画图软件进行图纸的设计，逐渐的，计算机技术的建筑设计优势也日益明显。它能帮助设计人员免除人工画图，修改，计算等一些繁琐的数据和图形处理工作。使设计周期缩短，设计效率提升。虚拟现实技术更是一项综合性的、全面建筑设计方法。它能创建接近真实的三维效果环境。使建筑设计更加人性化，互动性强。

3建筑设计中虚拟现实技术的作用

3．1能将建筑设计效果直观的展现出来

虚拟现实技术能将设计效果通过一种理想的角度全方位的展示出来，虚拟现实技术可以让设计方能够将设计方案以一个纵观全局的形式展现给用户，既方便设计讲解又方便用户全面了解设计效果。而且双方还可以根据不同的意见交流进行及时的方案修改。虚拟现实技术的应用将建筑项目实际中的场景以真实的形式一一展现。比如:对地形的设计，人文景观的构造，交通道路的规划，桥梁施工方案等都纳入到三维建筑设计系统中来。用户可以像在环境中漫游一样来审视建筑设计方案任何角度的建筑感受，及时发现建筑设计中需要修改和完善的地方。这就很大程度上提升了建筑设计的可操作性，特别是随着互联网技术的发展，可以将这种设计效果直接传送到需求者眼前，通过远程沟通形式就可以实现对设计效果的浏览和意见交流。

3．2虚拟现实技术可以方便多个方案的比较分析

在建筑设计中，往往要设计几个备选方案，根据设计构想和用户的意向，要规划至少两套设计方案，通过建模的形式进行展示。通过虚拟现实技术，可以方便的实现不同设计方案的随时切换，让用户真够体验同一个位置不同的设计感受。从而能够很直观的比较分析出最佳设计图案来。

3．3虚拟现实技术可以有效节省

项目投资成本通过虚拟技术在建筑设计阶段的全方位演示，可以使设计方案经得起设计者和用户的反复验证和浏览，使设计产品最终是双方最满意的结果。按照这种设计方案进行施工，可以使工程项目基本上不用再进行大规模的返修，从而很大程度上节省了投资和运行成本。

3．4虚拟现实技术可以使施工方法得到有效的验证

实践证明，我国的建筑施工水平特别是高层的施工水平已经有了很大程度的提升。但是随着施工新技术的不断涌现，这些新技术是否存在着高风险，通过虚拟现实技术可以进行先期的建筑演示，从而避免了施工后发生重大建筑安全事故的发生。提高了施工方法的投入成功率。

4建筑设计中虚拟现实技术的实现方式

虚拟现实技术是一项难度较大的高科技技术，将虚拟现实熟练地运用到建筑设计领域中，目前来看虽然也是需要进行深入的研究和分析，但是，通过以上不难看出，通过虚拟现实技术在建筑设计领域中的运用，可以将设计效果很直观形象的展示出来，而且还能大大节省投资成本和费用。还能有助于建筑设计者进行多种设计方案对比分析，最重的是可以使用户以身临其境的形式来体验设计效果。所以，如果能将虚拟现实技术广泛的用到建筑设计领域，对我国的建筑行业将起到一个历史性的推动作用。根据最新的相关虚拟技术实现方法分析，目前的虚拟现实技术在建筑设计中的实现主要分为软件和硬件两个方面。

(1)虚拟现实技术的硬件系统方面。简单的虚拟现实系统不涉及负责的硬件设备配置，系统主要有输入和输出两种对应的设备即可，比如，计算机显示器的桌面互动系统就类似一个简单的虚拟现实系统。但要想使虚拟现实技术能够在真实感、互动性、创造力三个方面有所突破，就必须配备专业的信息输入和输出设备。信息输入设备包括电脑键盘、鼠标、手写输入板等。信息输出设备则指电脑显示器、多种通道形式的投影设备、3D眼镜等。借助传感设备可以将用户实际的动作行为通过映射的形式传给虚拟环境。用户化身可以将用户自己和虚拟环境进行实时的互动和交互。另外，具备测量功能的方位跟踪器还可以将用户实际的行为范围进行取样并映射给虚拟环境，虚拟环境又根据收到的映射信息进行用户动作和传感器力反馈技术将虚拟环境的测量信息反馈给用户。这就使得客户虽然置身境外但有身临其境的感受，还能进行人机互动。这种对于个人和环境的有效感应和映射对建筑设计的虚拟现实技术有着非常重要的意义。

(2)虚拟现实技术的软件系统方面。虚拟现实技术的软件是指通过一种计算机程序，能够实践建筑设计与用户都能看得见的一种虚拟环境。在这个虚拟环境中，用户可以有置身其中的感觉，这就要求有一个软件可以方便设计者建立一个与现实环境一直或者与设计设及用户预想的一样的虚拟三维模型设计。这个模型不仅可以准确的表现真实环境中的地形，建筑物，环境配套，室内布局等，还要非常真是的反映出将来的实际场景中色彩搭配、材料材质、光照阴影等。对三维模型的大件，主要分为三个步骤:①模型的几何构造搭建。根据实际场景的建设比例建立虚拟标准尺寸几何结构;②模型的外观美化。对几何构造进行虚拟的施工，具体有材料建模，建筑物上色，光照处理等;③模型的行为模拟。对虚拟模型进行一些逼近真实的动态模型塑造。这些模型的建造都可以通用，使整体模型看起来非常逼真。

5结语

综上所述，建筑设计中虚拟现实技术的运用能够有效的促进建筑行业的发展和创新。随着虚拟现实技术的不断提升，建筑设计也会获得更高层次的升华。建筑设计专业人员要根据虚拟现实技术的发展不断的进行新应用的掌握。在提高设计效率的同时，也能使自己的想象空间得到发挥。从而在建筑设计领域获得更广阔的发展空间。

参考文献:

［1］奚阔达．在建筑设计中虚拟现实技术的运用［J］．民营科技，2015(04):193．

篇9

关键词：虚拟现实技术；展示设计；创新研究

展示设计是近年来高速发展起来的新兴产业，由于会议、展览被国内外专家认为对经济带来较大的拉动作用，因此，很多地区和城市的政府都高度重视会展产业的发展。

一、网络会展、虚拟展示的兴起

会展业作为一个媒体、信息、交流相对集中的新兴行业，面临着重大的变革和挑战。2003年，因SARS，世界各地多个实物展览会被取消或延期，由此应运而生的“网络会展”以其操作性强、性价比高和相对高效，很快弥补了实物会展的不足，发挥了极其重要作用。最近几年，虚拟展示和网络展示，已经首先在博物馆展示中开始大量应用，比如故宫博物院与IBM的合作项目故宫网上虚拟紫禁城展示。它营造的是一个三维虚拟世界，来自世界各地的游客可以在其中感受位于北京的“紫禁城”。并探索中国最后一个王朝清王朝宏伟的宫殿。但是虚拟展示和网络会展的发展也面临一些困惑。我国大多自称为“网络展览”的展览目前仍是基于 B2B 或 B2C 模式为核心，这种服务集成仅局限于IT及网络技术来表述，没有融合传统展览中的历史、品牌附加值及更多常规的专业服务，如参展商产品信息，企业广告刊登，参展商、展品信息查询，品牌营销管理，客户资源管理等，使得其展示效果大打折扣。因此，在虚拟现实技术不断升温的情况下，如何引导展示设计的健康发展便尤为重要。

二、虚拟展示设计的主要作用

虚拟展示是在科技和经济发展到一定程度，在产业链高度集成化的基础上，诞生的一个会展业创新发展新模式，形成经济发展新的增长点，并对产业结构调整起到重要作用，在和谐社会的建设中发挥不可替代的作用，具体表现如下：

1.促进沟通交流、推动文化建设

参展商可以通过多种虚拟现实技术或者网络手段实现对展品的动态和在线宣传。有利于新技术、产品的推广，并促进经济贸易、沟通交流。企业可以适时相关信息，为企业带来可观的经济效益的同时确立品牌形象，具有其他服务媒介不可比拟的优越性。

在数字化时代 ，展示设计的表达更加快捷和高效，参观者可以身临其境，观赏并操纵展示系统中的每个对象。由于虚拟展示设计，能够具备听觉，触觉，嗅觉等的多媒体功能。使得展示对象的表达方式是动态和多元化的。观众可以有选择的获取自己需要的信息，甚至可以亲自设计和动手操作。这也是虚拟展示和传统展示设计的不同之处，这样使得参观者的兴趣极大增强，有利于信息的捕捉和知识的获取。

2.提升知名度、带动经济发展

展览业的发展将带动交通、旅游、餐饮、基础建设等相关产业的同步发展，这些行业的发展对增加大量的社会就业岗位将起着积极的作用，比如北京的申奥成功，上海成功举办世博会，每次都造就了几百万德就业机会。据测算，会展业的最大带动系数为1：9，网上会展使得观众在足不出户的情况下，就可以进行在线沟通和展品交易，其带来的社会经济效益及创造就业机会的作用却是巨大的。比如2010上海世博会，对上海的GDP增长的贡献达到14%，有力地提升了上海的国际知名度，推广了上海作为国际金融及商贸中心的地位，带动了以上海为中心的长江三角洲地区的经济发展。特别是网上世博会的推出，让世界了解了中国。因此举办会展活动可以实现经济效益的最大化，在产业结构调整过程中发挥重要作用。

3.提高招展效率，展示生动逼真

国外很多会展已经形成了展览公司集团化的特点，并广泛应用于电子商务。德国的法兰克福展览公司(Messe Frankfurt)和德国慕尼黑展览公司(Messe Muenchen)都是其典型代表[2]。国外展览会大多是线上结合线下运作，资讯的和专业观众的注册通过数字平台以及电子信息化进行的。60％的展位销售是通过互联网达到最终的有效招展，专业或非专业的用户可以通过数字网络平台浏览或参观全部或部分的展馆、会展以及展示商品。由此，会展也将成为真正意义上的“永不谢幕的展览会” [1] 。

传统的展示设计是在空间和时间的固定的条件下进行的，所以必然受到制约。虚拟展示是以动态，全方位三维立体的展示场景，事物和文字。你可以根据自己的意愿行事充分发挥自身的想象力，选择你自己的方式去浏览和参与展示活动，置身虚拟展示空间中的参展者，不仅能全方位地眼观六路、耳听八方、而且具有触摸感，能闻到气味。你可以综合自身感受作出反应。此外，虚拟展示设计还可以带动并影响观者的情感，能更加贴切的表达参观者真实的情绪波动。Internet网络和虚拟展示展示效果生动逼真，使得人能够充分融入到整个展示环境中，拉近了人们与现实生活的距离。

三、虚拟展示的创新应用

随着虚拟现实技术与电脑多媒体展示技术的结合，在展示设计中不断涌现出一些结合虚拟现实技术的网络会展。

1.动作采集在展示设计中的应用

动作捕捉系统是实时地准确测量、记录并重建运动物体每一时刻运动状态，并通过计算机进行数据处理。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由一部或多部近红外高感度摄像机进行动态捕捉和数据实时采集，当数据被计算机识别后，即可以在计算机产生的镜头中调整、控制运动的物体。例如上海科技馆的“虚拟赛场”，正是把足球竞技与人机交互相结合。60周年成就展，参观者只需要站在展台前方，伸出手在空中做出左右挥动手臂的动作，则计算机就能识别出参观者的动作，并将该动作传输给计算机进行处理，实现隔空翻书的互动展示效果。

2.全息技术在展示设计中的应用

数字全息技术是物体影像计算机再现和物体状态信息检测利用计算机进行数字化处理。在2010年上海世博会国家馆，很多观众被“国宝”级艺术品――《清明上河图》吸引，并在它面前驻足停留。互动版“清明上河图”震撼了所有参观者。互动版“清明上河图”就是全息技术在展示设计中的新应用，它分白天和黑夜2个版本，展现的是北宋宣和年间世界最大城市汴京的繁盛景象。由水晶石数字科技有限公司开发完成。运用LED技术的《清明上河图》有如电影画面，人物、景致栩栩如生。在微软公司的ICE，Silverlight技术的基础上，针对《清明上河图》散点透视的空间造型特点，研发了独创性的三维布局恢复算法和虚拟环境组织方法。通过使用“横向分块”和“纵向分层”的数据管理策略，实现了超大量数据的合理组织和无缝拼接，用计算机科技结合人物对白，把清明上河图变成了能够身临其境的人机交互媒体。配合5.1声道的立体声效果，使得参观者陶醉于北宋东京、汴梁的繁荣中。

3.多通道交互在展示设计中的应用

多通道交互（Multi-Modal Interaction，MMI）、三维空间动态成像、虚拟现实技术（virtual Reality，简称VR），可穿戴计算机和移动手持设备的交互等为展示设计中的人机互动提供了有利条件，可实现人机即使交流和互动。例如常州的动漫游戏主题公园嬉戏谷，在其展示设计中引入先进的动漫游戏文化体验，配合新颖的网络科技研发应用，独创的体育电子竞技运动，把虚拟幻境带到现实。多通道交互涵盖了用户表达意图、执行动作或感知反馈信息的各种通信方法，如言语、眼神、脸部表情、唇动、手动、手势、头动、肢体姿势、触觉、嗅觉或味觉等。多通道交互技术的目标是用计算机技术生成一个虚拟的模拟真实世界的环境，使操作者产生身临其境的感觉。可穿戴计算机和移动手持设备的交互，使得身着可穿戴计算机的用户在身处复杂的展示空间的时候，可以找到展品、路径等相关信息。常州嬉戏谷通过网游+旅游的虚实互动，独特地展现了低碳绿色、文化会展的跨界融合。它们代表了未来人机互动的发展方向。

四、结语

虚拟现实技术是展示设计的未来发展方向，它采用多通道用户界面、计算机协同工作，三维人机交互等高科技的交互手段，为观众提供全方位、多角度的观展互动体验。通过充分调动现场观众的听觉、视觉、触觉甚至嗅觉的刺激，极大的提高观众的参与度，使展览收到良好的效果。并可利用线上和线下的互动，实现实物展览和网上展览交易之间的相互补充。

但是，网上展览和交易也不会完全取代传统的展览和交易，而且国内人机交互与展示设计的结合刚刚起步，尚且存在不够完善和有待提高的地方，因此必须继续坚持自主创新，同时探索如何将现有技术和多媒体展示相结合。基于对展示的主客体的正确理解和分析，选择合适的设计策略，以达到预期的展示设计效果。

参考文献

篇10

关键词：虚拟现实技术；公路设计；3Dmax

一、引言

随着公路交通事业的发展，对公路的线性设计也提出了新的要求和挑战。加之计算机软硬件技术的快速发展，计算机虚拟现实技术在公路设计中的应用可以促进公路勘测、设计、评价已经变得越为重要和势在必行。

二、公路计算机虚拟现实辅助设计

（一）公路平面线形辅助设计

公路平面是公路在地平面上的投影，公路的平面设计就是确定公路的走向和平面组成要素，以及各要素的参数信息，最后定出公路逐桩坐标。在平面设计中首先要根据地形等高线确定起点、终点和中间的路面控制点。这些点确定了将要设计出来的公路的大致走向和弧度。

在公路设计中如何在等高线上选定控制点，需要考虑很多因素，如：

1.平面线形应连续、与地形、地物相适应，与周围环境相协调。

2.要保持平面线形的均衡与连贯。

3.避免产生连续急弯的线形。

4.要满足公路设计规范对各级公路平面线形设计要求。

选定公路控制点后，要完成公路的组成计算，公路平面线形主要是由直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线这样的方式组合而成。其相关的参数计算方法。

（二）公路纵断面辅助设计

沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面，它总是一条有起伏的空间线，公路纵断面设计主要的任务是根据汽车的动力特性、道路等级、当地自然条件以及工程经济等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客舒适的目的。这些要求必然需要公路要有好的纵断面组成。纵断面图是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一。把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能准确的定出道路的空间位置。

在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中线上各桩点的高程而绘制的一条不规则线，反映了沿着中线地面的起伏变化情况；另一条是设计线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。

在系统中纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的，直线即均匀坡度线，有上坡和下坡之分，在直线的坡度转折处为平顺过渡的一段缓和曲线，这段曲线就是竖曲线，按坡度转折的形式不同，竖曲线有凹有凸。

三、道路模型的建模

虚拟场景中，实体建模是主要的部分，也是最重要的场景内容。而在虚拟场景中，三维实体包括静态和动态两种。顾名思义，静态模型指那些地形、实物等实体模型，包括建筑物、道路、道路周围附属物、树木花草等；动态模型指处在运动状态的各种实体模型，如运动的汽车等。

道路模型在漫游系统中，道路是静态的场景，又是主要的交互对象，因此，对它的建模采用几何建模的方法。

关于道路实体模型的建立，首先是获得建模数据，道路的高程数据和几何形状以及曲线、拐角、弯度等数据来自平面图、剖面图等建筑图纸，此外还包括具体的尺寸和比例。在基础数据的基础上建模完成后，还要对模型进行相应的纹理映射，纹理数据的来源主要是实体的正向照片，也只有正向拍摄的照片才有纹理利用价值。

其次是模型的建立，根据CAD图纸，在3Dmax中建立三维模型，注意尺寸比例的因素，尽量减少线性的大幅度变化，注意隐藏面的消隐，减少系统内存的占用，提高运行速度和效率。本系统中，模型导入OPenGL前是没有纹理的，所需要做的工作就是将所拍的照片制成纹理图片格式存储起来，在openGL中，由函数make Image（ ）产生调用，并且所有纹理映射的初始化工作都在程序myinit（）中进行。由g1TexImage2d（）说明一个全分辨率的图像，其参数指出了图像的尺寸、图像类型、图像位置和图像的其它特性，接着连续调用函数g1TexParameter* （）说明纹理怎样缠绕物体和当象素与纹理数组中的单个元素不能精确匹配时如何过滤颜色；再接着用函数g1TexEnv*（）设置画图方一式为GL_ DECAL；最后，调用函数glEnable（）启动纹理映射。

四、虚拟漫游系统的设计

场景的导入涉及到的问题首先是导入格式的要求。对于三维模型的存储有obj ， max以及3 ds等格式，.max是3Dmax的专有文件格式，3 ds是通用的3D文件格式，可以导入多种三维软件文件，是一个标准文件格式。本文的三维模型使用的是3Dmax创建，存储的格式为.max，而.max文件格式是符合文档方式，每个插件都可以输出自己的格式到max文件当中，所以直接解析max文件并不是一个可取的方法。若要将三维模型导入到OpenGL中，包括以下几种方法：

（1）首先将.max文件转化为.ads形式，再使用3ds2c这种软件工具，将.ads文件转换成为OpenGL的c语言程序，然后把模型部分复制出来，由OpenGL读取即可，但是转换为C语言程序后，如果出现错误，不容易找出错误并进行改正。并且这时的模型是死的，运行时不宜改变；

（2）可以使用3dwin软件直接将3ds格式转换为OpenGL格式；

（3）可以将模型文件导出成gl.h的形式，导入工程文件头文件中即可；

（4）将.max文件转换为3ds 文件后，在OpenGL中编写调用函数进行模型的读取。

（5）使用3D Exploration软件读入模型的ads文件，通过另存将其转化成能为OpenGL所用的.cpp文件，最终转化后的文件是由大量的浮点数组成，这些浮点数包含了模型面、材质、顶点、法线和纹理等的全部信息，并按照这些属性分类。然后我们在OpenGL程序中专门定义一个读取模型参数的类，在此类中实现读取相应的浮点数的函数的所有功能，再在主程序中调用。这段代码运行后，这些变量中就会存入对应表示相应属性的数据。最后再编程遍历所有的顶点，法线，纹理，从而生成模型。通过这种方法实现ads格式的模型导入，编程简单，但是缺点也很明显，生成的.cpp文件体积较大，无论是存储或传输都很不方便。

基于上述说明，本文采取第四种方法，先在3Dmax里把模型做好，物体间的相互位置排列好，同时注意模型的材质要用贴图的方式，OpenGL里不支持多维材质（OpengGL里贴图丢失一般是这个原因），把模型坍塌成polygon，再导出成.ads格式，把贴图文件jpg格式，ads文件放到VC++工程目录下。

在将模型导入OpenGL中时，需要对模型进行的纹理坐标的提取编程，以读取模型的纹理坐标。对于读取模型的纹理坐标等信息，OpenGL编程中需要用到3中主要的数据结构：顶点，多边形列表和相关三角形列表。顶点集是顶点及其法向量的列表，多边形中的顶点将用在下标表示，OpenGL将这个数组视为一个顶点数组。这里存储的法向量是每一个顶点的法向量，而不是多边形的法向量。多边形列表包括一些列的材质，一个材质由这样一组属性组成：漫反色、光照度、和纹理映射等。与每一种材质相对应的是一组三角形，每一个三角形由一组三元整数组表示，它们分别是三角形每个顶点在顶点集中的下标。相关三角形列表与顶点集具有相同的大小，它是一个指向多边形列表每一个包括该顶点的三角形的链表。相关三角形列表被用来建立每个顶点的法向量。有了模型各种属性的信息，我们就可以在创立显示列表中根据这些指针变量中存入的相应数据来再现模型。在创建新的显示列表（（g1NewList）中，使用glBegin（GL TRIANGLES）和g1End（）函数来绘制模型，所有具体属性的绘制均在这两个函数之间实现。对于每一个面的绘制，都是先赋好材质，再定义法线和渲染纹理，这些工作都完成后，就可以通过绘制顶点来绘制面了。 

四、结论

在公路辅助设计中大量使用虚拟现实技术，为公路的平面设计、纵断面设计和横断面设计提供可视化的平台，使整个设计工作可以随时看到三维仿真结果，保证了公路线形组合设计的合理性。

参考文献：

[1]公路路线三维可视化设计研究进展 廖明军 森林工程 2004/06