概念設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
目前國(guó)際上流行的一種“故事版情景預(yù)言法”的概念設(shè)計(jì),就是將要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時(shí)、地、事和物中進(jìn)行觀察、預(yù)測(cè)、想象和情景分析,其形式是以故事版的平面設(shè)計(jì)表達(dá)展示給人們。于是,產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的開始便多了一份生命和靈氣。然而,設(shè)計(jì)表達(dá)在信息時(shí)代已是多元化的展示形式,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用,使設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)表達(dá)如虎添翼。讓人多了一種直觀的、親切的及交互的感受,這樣開發(fā)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比,大大減少了投放市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)性,也為企業(yè)決策人尋找商機(jī)、判斷概念產(chǎn)品能否進(jìn)一步開發(fā)生產(chǎn),提供更好的依據(jù)。
一、虛擬現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
(一)虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)及虛擬設(shè)計(jì)(Virtual Design,VD)
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)是利用計(jì)算機(jī)省城一種模擬環(huán)境,通過多種傳感設(shè)備使用戶“沉浸”到該環(huán)境中,實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)自然交互的技術(shù)。這里所謂模擬環(huán)境就是計(jì)算機(jī)生成的具有色彩的立體圖形,它可以是某特定現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)體現(xiàn),也可以是純粹構(gòu)想的世界。傳感設(shè)備包括立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服等穿戴于用戶身上的裝置和設(shè)置現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的傳感裝置。自然交互是指用日常使用的方式對(duì)環(huán)境內(nèi)的武體進(jìn)行操作并得到實(shí)時(shí)立體反饋。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種全新的人機(jī)交互系統(tǒng),它能對(duì)介入者產(chǎn)生各種感官刺激,如聽覺、視覺、嗅覺、觸覺,給人身臨其境的感覺,人能以自然的方式與計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境進(jìn)行交互操作。
虛擬設(shè)計(jì)是以“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ),以機(jī)械產(chǎn)品為對(duì)象的設(shè)計(jì)手段”,借助這樣的設(shè)計(jì)手段,設(shè)計(jì)人員可以通過多種傳感器與多維的信息環(huán)境進(jìn)行自然地交互,實(shí)現(xiàn)從定性和定量綜合集成環(huán)境得到感性和理性的認(rèn)識(shí),從而幫助深化概念和萌發(fā)新意。
(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是人的想象力和電子學(xué)等相結(jié)合而產(chǎn)生的一項(xiàng)綜合技術(shù),它利用多媒體計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)成一種特殊環(huán)境,用戶可以通過各種傳感系統(tǒng)與這種環(huán)境進(jìn)行自然的交互,從而體驗(yàn)比現(xiàn)實(shí)世界更加豐富的感受。
二、概念設(shè)計(jì)的定義及內(nèi)涵
Pahl和Beitz在《Engineering Design》一書中提出“概念設(shè)計(jì)”這一名詞以來,人們對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行了十幾年的研究。他們將其定義為:在確定任務(wù)之后,通過抽象化,擬定功能結(jié)構(gòu),尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷順O其組合等,確定出基本求解途徑,得到求解方案,這部分設(shè)計(jì)工作叫做概念設(shè)計(jì)。
國(guó)內(nèi)的學(xué)者也對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的研究,其中鄧家|在《產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)》一書中將“產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)”定義為“由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的,可組織的,有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng),它表現(xiàn)為一個(gè)由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進(jìn)化的過程。”
在幾十年的時(shí)間里,人們對(duì)概念設(shè)計(jì)的研究日益增加、不斷深入,使概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵更加廣泛和深刻。主要體現(xiàn)在:根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的要求進(jìn)行市場(chǎng)需求分析、功能分析、功能的工作原理、動(dòng)作行為的構(gòu)思、行為載體的選擇和方案的組成的等??梢?,確定方案是概念設(shè)計(jì)的最終結(jié)果,產(chǎn)品生命周期全過程的滿足才是概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)方法上更加全面融合各種方法,尋求綜合最優(yōu)方案,同時(shí)使設(shè)計(jì)更具創(chuàng)造性。
概念設(shè)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品或部件的構(gòu)思,目的是捕捉產(chǎn)品的基本形狀。這個(gè)階段,產(chǎn)品的形狀和精確尺寸尚未確定,設(shè)計(jì)人員有一定變更自由,所以盡可能考察設(shè)計(jì)方案,以便選出生產(chǎn)成本最低、創(chuàng)意良好的方案。利用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),往往多是二維交互工具,缺乏三維或者多維的功能,但是產(chǎn)品卻是三維的部件,這樣必然導(dǎo)致人機(jī)交互效率低?,F(xiàn)行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求定義零件的尺寸,而在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)效率和周期。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)需要兩類人員配合,即產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員和電腦繪圖員,產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員有關(guān)產(chǎn)品的概念信息通過草圖或者口述的方法傳達(dá)給電腦人員,這樣導(dǎo)致信息的丟失或者繪圖者的曲解,而如果設(shè)計(jì)者本人直接參與電腦輔助設(shè)計(jì)建模的話,由于現(xiàn)行的電腦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的操作復(fù)雜和交互能力若,大大分散了設(shè)計(jì)者的精力,限制了思路。為了克服這樣的限制,充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性,人們開始把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行概念設(shè)計(jì),將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和概念設(shè)計(jì)有效結(jié)合,利用豐富直觀的交互手段,在虛擬環(huán)境中進(jìn)行概念設(shè)計(jì),從而節(jié)省產(chǎn)品精確描繪和尺寸定義的時(shí)間,這就是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì),即虛擬概念設(shè)計(jì)。
三、虛擬概念設(shè)計(jì)的研究方向和應(yīng)用前景
(一)概念設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的兩個(gè)問題
1. 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的概念可視化。概念可視化是指設(shè)計(jì)師透過畫面或者模型,將市場(chǎng)的需求轉(zhuǎn)換成可視化的具體形態(tài)。概念設(shè)計(jì)是否能符合目標(biāo)用戶的要求,“眼見為實(shí)”的圖面或者模型是最具有說服力的。
2. 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的人機(jī)交互界面。想實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng),必須解決一系列技術(shù)問題,形成和諧的人機(jī)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境,具體地說,就是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)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(huán)境,用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、互相影響,從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真環(huán)境的感受和體驗(yàn)。
?。ǘ┨摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)在概念設(shè)計(jì)中的前景
在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下,進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本內(nèi)容。在電腦虛擬現(xiàn)實(shí)提供的良好的可視化條件下,對(duì)電腦輔助設(shè)計(jì)建立的三維模型在幾何、功能、加工與裝配等方面進(jìn)行交互性的修改,利用虛擬現(xiàn)實(shí)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(fù)擔(dān)、提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。相關(guān)人員可以對(duì)原型的各方面包括視覺效果、部件間比率進(jìn)行評(píng)價(jià)。針對(duì)不同用戶的愛好要求,在不同的虛擬環(huán)境中,親自體驗(yàn)修改模型;選擇產(chǎn)品的可選部件,觀察設(shè)計(jì)和修改過程。
概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過程的初步階段,它的目的是獲得做夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息,同時(shí)它又是設(shè)計(jì)過程中的重要階段,因?yàn)楫a(chǎn)品成本的60%~70%是由這個(gè)階段決定的。面對(duì)日益加劇的產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn),可以預(yù)見,基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)必有長(zhǎng)足發(fā)展,最終將與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫集成。激烈的全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),各國(guó)投入大量的資金對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。將研究的成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,這是產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵。
評(píng)論