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【摘要】：传统的产品设计方法由于缺少先进技术的支持，导致整个设计过程缺乏必要的信息反馈，设计意图不能得到全面展示。虚拟现实技术的应用使得产品设计方法发生了重大变化，设计效率得到大幅提高。
【关键词】：虚拟现实技术 产品设计 产品展示
一、虚拟现实技术对于革新传统产品设计方法的重要意义
国际工业设计协会联合会（ICSID）1980年对工业设计的定义是：就批量生产的工业产品而言，凭藉训练、技术、知识、经验以及视觉感受而赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和规格的设计活动。由此可见，工业产品设计是一个多因素、多环节循环复杂的决策过程。从横向设计目标来讲，产品设计涵盖产品的功能设计、结构设计、形态设计、色彩设计、材料设计以及人机工程等多个方面；从纵向设计流程来讲，产品设计包括设计立项、设计调研、概念设计、详细设计、样机试验、批量生产和销售支持等环节。
在传统的产品设计方法中，整个设计流程由于缺少先进计算机平台的支持，无法满足协同化产品开发的要求，因而导致设计中信息流动的单向性，整个过程缺乏必要及时的信息反馈，这种信息共享障碍使得设计早期不能全面考虑产品生命周期中的各种因素，直到后期才发现设计问题，造成大量返工。同时，基于图纸的手工设计方式也导致了设计表达存在二义性，传统的产品草图、效果图乃至于计算机模型图都仅能从某个方面展现设计师意图，全方位的产品展示很难通过有效手段得以满足，设计意图难以获得共享和良好的交流，设计概念也不能得到很好的完善。此外，传统的设计方式在设计资料和用户信息的获取上显得效率低下，一手资料的获得往往耗费大量的人力物力，需要极长的时间，这就使得资料和信息的有效性急剧降低。
將虚拟现实技术应用于产品设计能革新传统产品设计方法、提升产品设计能力、增强产品生命力。虚拟现实技术的应用为设计人员提供了具有高度真实感和交互性的虚拟模型，有别于传统的产品效果图和一般的数字化模型，这种虚拟样机具备很强的物理特性。
采用这种虚拟样机，并配合一定的硬件设备，可以为设计师营造出十分逼真的产品环境：
利用这种仿真环境，可以通过让用户进行逼真的操作体验来获取相关的用户信息：可以是设计师在高度真实的环境下探讨设计方案，并可以迅速修改设计以观察和评估设计的劣，比如色彩的变化、材料的选择等等；配合网络技术的使用，设计师还可以和工程师实时讨论产品的结构和加工工艺等问题，高交互性的虚拟样机可以使工程师观察到产品的各个结构细部，并可以检查产品功能能否正常实现；利用这种仿真环境还可以对产品进行预配、物理实验和人机试验，以检测其性能和尺寸是否符合要求。另外，虚拟现实技术的应用还增强了产品设计各环节的信息反馈速度和深度，让设计师在产品设计的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本，增强市场竞争能力。
总的来说，引入虚拟现实技术的产品设计无论是在产品设计的具体环节上还是在整个流程上都发生了重大变化，相对于传统产品设计方法来说优势明显。基于虚拟现实技术的产品设计方法是人机接口技术的重大突破，它將设计师的理念和作品以人们所习惯的方式传达，并且通过网络交流设计师、制造者和使用者的信息，使信息交互的深度、广度和速度得到了很大提高，符合现代产品设计技术发展的大趋势。
二、虚拟现实技术对产品设计的影响
1.虚拟现实技术改变了产品设计的观念
自从工业革命以来，产品设计理念就在不断的发生着变化。影响产品设计理念变化的因素有很多，但最根本的因素是制造技术的进步。产品设计的大前提是工业，一切设计活动都是建立在工业生产的基础上，每一历史时期设计所呈现出来的特性和所应用的技术手段都是当时工业技术水平尤其是制造业水平的体现，科技进步一方面会改变产品设计的技术手段，改变设计的程序和方法：另一方面会为工业设计开辟新的领域，并最终使得产品设计的理念不断发生变化。
虚拟现实技术是面向第二代网络技术的高新技术，是数字化技术的集大成者，它的引入对产品设计的观念必将产生重大影响。受其影响，产品设计观念将呈现出以下两大发展趋势：
一是产品设计将更加追求创新性。这种创新性体现在设计过程的创新性、产品形态的创新性和产品技术的创新性上。虚拟产品设计方法为设计师提供了高度可视化的设计环境，设计师可直接对虚拟原型以人类所习惯的方式进行操作，产生身临其境的感受，使人的创造性思维得到充分、自由的发挥，体现了设计过程的创新性；上面提到设计过程的创新性可以激发设计师的创造性思维，这种创造性思维这在很大程度上将落实在产品的形态上，同时，将设计方案以虚拟模型的方式进行小组讨论，产品的造型、色彩、材质和涂饰等信息将更为直观的得到展现，最终方案将更具创意；虚拟样机技术还可以取代物理样机支持产品的开发，由于其信息表达的完整性和一致性，设计人员和工程人员可以在虚拟环境下对其进行装配仿真和性能分析，实现边设计，边修改，提高了产品的技术创新性。
二是产品设计将更追求人性化。以往的产品开发更多的是从技术、市场和生产加工等方面决定产品的设计方向，对用户研究的认识和方法都十分缺乏，导致产品与人之间缺乏情感和交流。虚拟现实技术在实质上来讲是一种先进的人机交互技术，目的在于加强人与产品和环境的交流。它的引入，使设计师能够使用虚拟样机和虚拟环境去获取用户的心理信息和行为习惯，这对于传统方法来讲是很难实现的。因而，随着虚拟现实技术在设计领域中的逐步普及，设计师将在设计中更加追求用户的感受，设计将更具人性化。
此外，虚拟现实技术的应用使虚拟样机在产品设计的全过程中扮演了重要的角色，减少了设计资源的浪费，在降低设计成本的同时也响应了环境保护的呼声。不仅如此，它对产品设计全程的支持也使得设计师可以对产品全生命周期进行充分的考虑，注重模块化和循环化设计，追求产品的可持续发展。 2.虚拟现实技术提高了设计的直观性和真实性
传统的产品设计中，设计师需要掌握良好的绘图技能和表达技能，然后图纸的表达仅能从某个角度展现产品的特点，产品的全方位信息得不到有效的展示，同时由于设计师表达技能和表达风格的差异，在进行设计交流时也影响了其它人员对设计方案的理解。即便是应用计算机来辅助设计也并没有从根本上、理念上改变原来的设计方式，只是用显示器、鼠标和键盘取代了纸笔的设计。而采用虚拟现实技术的设计人员，则不必受到这些外界设备的各种约束，可以在虚拟空间内发挥自己的想象力和创造力。虚拟现实技术本质上是一种交互技术，提供给人们日常所习惯的交流手段，这在产品设计中十分重要：对于一个设计方案，传统的方法需要召集相关人员面对图纸进行小组讨论，而引入虚拟现实技术下的讨论可以将方案做成虚拟样机放在分布式虚拟现实环境下进行讨论，相比传统方法它具有两个主要的特点：直观、真实。
3.虚拟现实技术改变了产品设计的流程
虚拟现实技术可以使传统产品设计的串行化设计程序和工作流程并行化。设计师在进行设计的同时就可以通过虚拟现实设计系统将产品模型多角度、多方位地在计算机上动态显示出来，表现出物体的各个侧面及细部，对设计进行实际环境的模拟与仿真，用屏幕仿真代替实物实验，使各个设计过程可以同步并行地进行。比如按照传统的设计流程，产品的装配问题只能在设计的后期阶段才能被检查出来，如果零件装配存在问题，这需要重新返回方案设计阶段重新进行设计，这样中间进行的大量工作就失去意义了，而且考察零件装配需要进行生产加工，成本和风险都很高。采用虚拟现实技术，可以将设计方案发展下去，在虚拟环境下进行装配，以检测是否存在问题，如果存在问题则可迅速修改方案，反之则可进行深入设计直至生产加工。
4.虚拟现实技术改变了产品设计的工具
在传统的设计方法中，实物模型和物理样机是进行产品设计的重要工具，特别是在设计的用户调研、检测评估、人机分析、产品试验中，其作用更是不可替代。但是，实物模型和物理样机的制作需要耗费大量的人力物力，且严重增加了产品设计周期，成为了制约产品设计迅速发展的一大障碍。虚拟样机的制作流程简单、经济适用，而且可以迅速进行设计和修改。随着技术的发展，虚拟样机已经广泛地被用于进行产品调研、人机分析、动态仿真和产品装配之中，虚拟现实技术的引入使产品虚拟样机成功取代了传统实物模型和物理样机，成为现代产品设计的重要工具。
三、虚拟技术对产品展示方面发生了很大的优势
1.展示的实时交互性
展示的实时交互性实时交互就是指用户在观赏虚拟展示活动的过程中可以对虚拟展示环境和展示产品传递的有效信息主动的进行接收、认知、分析和反馈。在观看机械产品虚拟展示的过程中，观展者可以通过控制鼠标、键盘等输入设备控制视角的变换和展出的机械产品的虚拟操作，可以更全面的了解到产品的功能，技术指标、工作状态等各种属性，同时虚拟展示环境也会对用户的操作进行反馈，模拟真实的展示场景进行画面变换。
2.展示的可体验性
产品虚拟展示设计是基于虚拟现实技术，依托计算机的软件平台，为用户人为得营造出一个更为真实的产品虚拟展示环境，在这个虚拟环境中用户可以自己控制参观路线，改变产品外观、色彩，可以控制机床等大型机械产品进行工作，观看产品的工作状态、技术指标等等，使用户在这种逼真的虚拟展示环境中视觉、听觉、触觉等多种感受器官得到全方位的体验，可以对展示和展品都留下深刻的印象。同时，与传统的机械产品展示设计相比，产品虚拟展示设计不是一个封闭的虚拟环境，而是一个开放的、可以互动的虚拟展示系统。
3.展示的全面性
传统的产品展示设计为了提高展示的效果，给用户传递更多的产品信息，不僅要进行产品实物展示，还要散发与产品相关的传单和宣传册。而基于虚拟现实技术，以数字化为展示手段的产品虚拟展示设计，利用计算机软件平台构建产品的三维虚拟数字模型，可以准确的表现出产品的外观造型、性能特征、功能特点、工作状态、技术指标等，同时还能及时的通过网络传递给用户，使得用户可以全面准确的掌握产品的各种性能。
4.展示的高效性
机械行业是一个重工行业，它与很多轻工行业不同，为了提高企业效益和知名度、宣传新产品，很多机械企业需要花费大量的人力、物力、财力去参加各种机械展示会、博览会，布置大型展台，而所取得的宣传效果和目标群体反馈信息的实效性都很不理想。
机械产品虚拟展示设计利用高速发展的网络信息技术和低廉的网络平台达到更快更好的宣传和展示效果，节省了产品宣传的资金投入，节约了投资者的资本，减少了产品开发的成本。
总结
虚拟现实技术的发展历史，也可以说是一个信息环境多维化的历史。创建多维信息环境、突破数字及文字的单维表现力的局限，这是人类的共同追求，也是全世界的文化、艺术和科技工作者代代相繼的奋斗目标。虚拟现实技术是人们世世代代所追求的人机和谐的信息处理环境的继续。只有在计算机及其它科学技术高度发达的今天，这样的信息处理环境才能够被实现。虚拟现实技术的吸引力，不仅在于它是高技术，它能提高我们的工作效率或帮助我们去完成以前做不到的事情，它的艺术魅力也是不可忽视的。
【关键词】：虚拟现实技术 产品设计 产品展示
一、虚拟现实技术对于革新传统产品设计方法的重要意义
国际工业设计协会联合会（ICSID）1980年对工业设计的定义是：就批量生产的工业产品而言，凭藉训练、技术、知识、经验以及视觉感受而赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和规格的设计活动。由此可见，工业产品设计是一个多因素、多环节循环复杂的决策过程。从横向设计目标来讲，产品设计涵盖产品的功能设计、结构设计、形态设计、色彩设计、材料设计以及人机工程等多个方面；从纵向设计流程来讲，产品设计包括设计立项、设计调研、概念设计、详细设计、样机试验、批量生产和销售支持等环节。
在传统的产品设计方法中，整个设计流程由于缺少先进计算机平台的支持，无法满足协同化产品开发的要求，因而导致设计中信息流动的单向性，整个过程缺乏必要及时的信息反馈，这种信息共享障碍使得设计早期不能全面考虑产品生命周期中的各种因素，直到后期才发现设计问题，造成大量返工。同时，基于图纸的手工设计方式也导致了设计表达存在二义性，传统的产品草图、效果图乃至于计算机模型图都仅能从某个方面展现设计师意图，全方位的产品展示很难通过有效手段得以满足，设计意图难以获得共享和良好的交流，设计概念也不能得到很好的完善。此外，传统的设计方式在设计资料和用户信息的获取上显得效率低下，一手资料的获得往往耗费大量的人力物力，需要极长的时间，这就使得资料和信息的有效性急剧降低。
將虚拟现实技术应用于产品设计能革新传统产品设计方法、提升产品设计能力、增强产品生命力。虚拟现实技术的应用为设计人员提供了具有高度真实感和交互性的虚拟模型，有别于传统的产品效果图和一般的数字化模型，这种虚拟样机具备很强的物理特性。
采用这种虚拟样机，并配合一定的硬件设备，可以为设计师营造出十分逼真的产品环境：
利用这种仿真环境，可以通过让用户进行逼真的操作体验来获取相关的用户信息：可以是设计师在高度真实的环境下探讨设计方案，并可以迅速修改设计以观察和评估设计的劣，比如色彩的变化、材料的选择等等；配合网络技术的使用，设计师还可以和工程师实时讨论产品的结构和加工工艺等问题，高交互性的虚拟样机可以使工程师观察到产品的各个结构细部，并可以检查产品功能能否正常实现；利用这种仿真环境还可以对产品进行预配、物理实验和人机试验，以检测其性能和尺寸是否符合要求。另外，虚拟现实技术的应用还增强了产品设计各环节的信息反馈速度和深度，让设计师在产品设计的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本，增强市场竞争能力。
总的来说，引入虚拟现实技术的产品设计无论是在产品设计的具体环节上还是在整个流程上都发生了重大变化，相对于传统产品设计方法来说优势明显。基于虚拟现实技术的产品设计方法是人机接口技术的重大突破，它將设计师的理念和作品以人们所习惯的方式传达，并且通过网络交流设计师、制造者和使用者的信息，使信息交互的深度、广度和速度得到了很大提高，符合现代产品设计技术发展的大趋势。
二、虚拟现实技术对产品设计的影响
1.虚拟现实技术改变了产品设计的观念
自从工业革命以来，产品设计理念就在不断的发生着变化。影响产品设计理念变化的因素有很多，但最根本的因素是制造技术的进步。产品设计的大前提是工业，一切设计活动都是建立在工业生产的基础上，每一历史时期设计所呈现出来的特性和所应用的技术手段都是当时工业技术水平尤其是制造业水平的体现，科技进步一方面会改变产品设计的技术手段，改变设计的程序和方法：另一方面会为工业设计开辟新的领域，并最终使得产品设计的理念不断发生变化。
虚拟现实技术是面向第二代网络技术的高新技术，是数字化技术的集大成者，它的引入对产品设计的观念必将产生重大影响。受其影响，产品设计观念将呈现出以下两大发展趋势：
一是产品设计将更加追求创新性。这种创新性体现在设计过程的创新性、产品形态的创新性和产品技术的创新性上。虚拟产品设计方法为设计师提供了高度可视化的设计环境，设计师可直接对虚拟原型以人类所习惯的方式进行操作，产生身临其境的感受，使人的创造性思维得到充分、自由的发挥，体现了设计过程的创新性；上面提到设计过程的创新性可以激发设计师的创造性思维，这种创造性思维这在很大程度上将落实在产品的形态上，同时，将设计方案以虚拟模型的方式进行小组讨论，产品的造型、色彩、材质和涂饰等信息将更为直观的得到展现，最终方案将更具创意；虚拟样机技术还可以取代物理样机支持产品的开发，由于其信息表达的完整性和一致性，设计人员和工程人员可以在虚拟环境下对其进行装配仿真和性能分析，实现边设计，边修改，提高了产品的技术创新性。
二是产品设计将更追求人性化。以往的产品开发更多的是从技术、市场和生产加工等方面决定产品的设计方向，对用户研究的认识和方法都十分缺乏，导致产品与人之间缺乏情感和交流。虚拟现实技术在实质上来讲是一种先进的人机交互技术，目的在于加强人与产品和环境的交流。它的引入，使设计师能够使用虚拟样机和虚拟环境去获取用户的心理信息和行为习惯，这对于传统方法来讲是很难实现的。因而，随着虚拟现实技术在设计领域中的逐步普及，设计师将在设计中更加追求用户的感受，设计将更具人性化。
此外，虚拟现实技术的应用使虚拟样机在产品设计的全过程中扮演了重要的角色，减少了设计资源的浪费，在降低设计成本的同时也响应了环境保护的呼声。不仅如此，它对产品设计全程的支持也使得设计师可以对产品全生命周期进行充分的考虑，注重模块化和循环化设计，追求产品的可持续发展。 2.虚拟现实技术提高了设计的直观性和真实性
传统的产品设计中，设计师需要掌握良好的绘图技能和表达技能，然后图纸的表达仅能从某个角度展现产品的特点，产品的全方位信息得不到有效的展示，同时由于设计师表达技能和表达风格的差异，在进行设计交流时也影响了其它人员对设计方案的理解。即便是应用计算机来辅助设计也并没有从根本上、理念上改变原来的设计方式，只是用显示器、鼠标和键盘取代了纸笔的设计。而采用虚拟现实技术的设计人员，则不必受到这些外界设备的各种约束，可以在虚拟空间内发挥自己的想象力和创造力。虚拟现实技术本质上是一种交互技术，提供给人们日常所习惯的交流手段，这在产品设计中十分重要：对于一个设计方案，传统的方法需要召集相关人员面对图纸进行小组讨论，而引入虚拟现实技术下的讨论可以将方案做成虚拟样机放在分布式虚拟现实环境下进行讨论，相比传统方法它具有两个主要的特点：直观、真实。
3.虚拟现实技术改变了产品设计的流程
虚拟现实技术可以使传统产品设计的串行化设计程序和工作流程并行化。设计师在进行设计的同时就可以通过虚拟现实设计系统将产品模型多角度、多方位地在计算机上动态显示出来，表现出物体的各个侧面及细部，对设计进行实际环境的模拟与仿真，用屏幕仿真代替实物实验，使各个设计过程可以同步并行地进行。比如按照传统的设计流程，产品的装配问题只能在设计的后期阶段才能被检查出来，如果零件装配存在问题，这需要重新返回方案设计阶段重新进行设计，这样中间进行的大量工作就失去意义了，而且考察零件装配需要进行生产加工，成本和风险都很高。采用虚拟现实技术，可以将设计方案发展下去，在虚拟环境下进行装配，以检测是否存在问题，如果存在问题则可迅速修改方案，反之则可进行深入设计直至生产加工。
4.虚拟现实技术改变了产品设计的工具
在传统的设计方法中，实物模型和物理样机是进行产品设计的重要工具，特别是在设计的用户调研、检测评估、人机分析、产品试验中，其作用更是不可替代。但是，实物模型和物理样机的制作需要耗费大量的人力物力，且严重增加了产品设计周期，成为了制约产品设计迅速发展的一大障碍。虚拟样机的制作流程简单、经济适用，而且可以迅速进行设计和修改。随着技术的发展，虚拟样机已经广泛地被用于进行产品调研、人机分析、动态仿真和产品装配之中，虚拟现实技术的引入使产品虚拟样机成功取代了传统实物模型和物理样机，成为现代产品设计的重要工具。
三、虚拟技术对产品展示方面发生了很大的优势
1.展示的实时交互性
展示的实时交互性实时交互就是指用户在观赏虚拟展示活动的过程中可以对虚拟展示环境和展示产品传递的有效信息主动的进行接收、认知、分析和反馈。在观看机械产品虚拟展示的过程中，观展者可以通过控制鼠标、键盘等输入设备控制视角的变换和展出的机械产品的虚拟操作，可以更全面的了解到产品的功能，技术指标、工作状态等各种属性，同时虚拟展示环境也会对用户的操作进行反馈，模拟真实的展示场景进行画面变换。
2.展示的可体验性
产品虚拟展示设计是基于虚拟现实技术，依托计算机的软件平台，为用户人为得营造出一个更为真实的产品虚拟展示环境，在这个虚拟环境中用户可以自己控制参观路线，改变产品外观、色彩，可以控制机床等大型机械产品进行工作，观看产品的工作状态、技术指标等等，使用户在这种逼真的虚拟展示环境中视觉、听觉、触觉等多种感受器官得到全方位的体验，可以对展示和展品都留下深刻的印象。同时，与传统的机械产品展示设计相比，产品虚拟展示设计不是一个封闭的虚拟环境，而是一个开放的、可以互动的虚拟展示系统。
3.展示的全面性
传统的产品展示设计为了提高展示的效果，给用户传递更多的产品信息，不僅要进行产品实物展示，还要散发与产品相关的传单和宣传册。而基于虚拟现实技术，以数字化为展示手段的产品虚拟展示设计，利用计算机软件平台构建产品的三维虚拟数字模型，可以准确的表现出产品的外观造型、性能特征、功能特点、工作状态、技术指标等，同时还能及时的通过网络传递给用户，使得用户可以全面准确的掌握产品的各种性能。
4.展示的高效性
机械行业是一个重工行业，它与很多轻工行业不同，为了提高企业效益和知名度、宣传新产品，很多机械企业需要花费大量的人力、物力、财力去参加各种机械展示会、博览会，布置大型展台，而所取得的宣传效果和目标群体反馈信息的实效性都很不理想。
机械产品虚拟展示设计利用高速发展的网络信息技术和低廉的网络平台达到更快更好的宣传和展示效果，节省了产品宣传的资金投入，节约了投资者的资本，减少了产品开发的成本。
总结
虚拟现实技术的发展历史，也可以说是一个信息环境多维化的历史。创建多维信息环境、突破数字及文字的单维表现力的局限，这是人类的共同追求，也是全世界的文化、艺术和科技工作者代代相繼的奋斗目标。虚拟现实技术是人们世世代代所追求的人机和谐的信息处理环境的继续。只有在计算机及其它科学技术高度发达的今天，这样的信息处理环境才能够被实现。虚拟现实技术的吸引力，不仅在于它是高技术，它能提高我们的工作效率或帮助我们去完成以前做不到的事情，它的艺术魅力也是不可忽视的。