虚拟设计的基本概念课件

1、 所谓虚拟设计所谓虚拟设计（Virtual Design，简称VD）是以虚拟现实（Virtual Reality,建称VR）技术为基础,以机械产品为对象的设计手段，虚拟地制造产品，在计算机上对虚拟模型进行产品的设计、制造、测试。 一、虚拟设计的定一、虚拟设计的定义义 虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。 二、虚拟现实二、虚拟现实几种虚拟现实虚拟环境

2、虚拟环境虚拟房间虚拟房间虚拟汽车虚拟汽车虚拟人虚拟人虚拟现实技术的发展 1965年，Sutherland在篇名为终极的显示（The Ultimate Display）的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。 1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的Jaron Lanier 在80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。 80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而

3、引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验室组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。 虚拟现实技术的发展 90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市场。而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。 例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚拟现实技术设计

4、波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。 虚拟现实的定义 虚拟现实外国有时还称为：“信息空间”，“人工现实”，“合成环境“等，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视、听、嗅、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作，从而提高整个系统的工作效率。关于虚拟现实的定义，我们可以简单地理解为： 利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。 两个方面： 第一是计算机生成的虚拟环境必须是能给人提供多种感觉的感官刺激的环境，能让人有“沉浸”的感觉，现在的技术水平，虚拟现实通常由视觉、听觉

5、和触觉构成。 其二是虚拟现实系统是一种高级的人机交互系统，因此人机交互是虚拟现实的核心。 虚拟现实系统示意图虚拟现实系统示意图虚拟现实的基本特征(1)(1)多感知性多感知性: : 所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。 (2)(2)沉浸性沉浸性: : 又称临场感，让用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，沉浸被通俗地解释为“身临其境”。 (3)(3)交互性交互性: : 交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。 (4)(4)构想性构想性: : 虚拟现实技术中人与

6、虚拟环境的交互作用，在本质上意味着它不是预成性的而是生成性的，不是因循的而是创造的。虚拟技术三角形虚拟技术三角形虚拟现实分类按照虚拟现实系统按照虚拟现实系统功能和实现方式功能和实现方式的不同，可以分为三种类型：的不同，可以分为三种类型：（1 1）沉浸型）沉浸型虚拟现实系统（“可穿戴的”VR系统） （2 2）简易型虚拟现实系统（桌面）简易型虚拟现实系统（桌面VRVR系统）系统）（3 3）共享型）共享型虚拟现实系统洽谈洽谈讨论讨论设计设计虚拟现实系统硬件配置示意图几种常用的虚拟现实设备高性能图形计算机环形屏幕头盔眼镜三维显示器三维鼠标手套虚拟现实在教育领域的具体应用虚拟虚拟学习环境学习环境 虚拟虚

7、拟实验室实验室 虚拟虚拟实训基地实训基地 虚拟虚拟仿真校园仿真校园 虚拟虚拟远程教育远程教育 虚拟现实在军事领域的具体应用虚拟虚拟战场环境战场环境 单兵单兵模拟训练与评判模拟训练与评判 诸军种诸军种联合虚拟演习联合虚拟演习 进行进行指挥员训练指挥员训练 虚拟现实在矿业领域的具体应用模拟模拟矿井开采矿井开采 矿业人员矿业人员技术培训技术培训 矿井设备的虚拟矿井设备的虚拟设计和制造设计和制造 事故模拟与事故模拟与调查分析调查分析 虚拟现实在商业领域的具体应用物品外观展示物品特性展示物品的功能参数物品的价格虚拟现实在房地产领域的具体应用最直观的最直观的交流方式交流方式 最快捷的最快捷的审批平台审批平台 最方便的最方便的设计工具设计工具 最先进的最先进的营销手段营销手段 几个已实现的例子1、日本松下公司用来招揽买主的、日本松下公司用来招揽买主的“厨房世界厨房世界”2 2、杭州大学开发的虚拟故官游玩系统、杭州大学开发的虚拟故官游玩系统 3 3、美国佐治亚理工学院开发出虚拟动物园的大猩猩系统、美国佐治亚理工学院开发出虚拟动物园的大猩猩系统 4 4、日本的一家公司设计制造出一个虚拟世界中的歌手、日本的一家公司设计制造出一个虚拟世界中的歌手 5 5、宾夕法尼亚大学研究制成虚拟现实人杰克、宾夕法尼亚大学研究制成虚拟现实人杰克 三、虚拟设计的特点三、虚拟设计的特点 与真实相对的虚拟化与真实