现代汽车设计理论-VR虚拟现实技术简介课件

1、现代汽车设计理论与方法主讲人：XXX导 师：XXX 教授虚拟设计 产品设计的演变 伴随着科学的不断发展,人类社会步入了崭新 的世纪。各种新技术层出不穷,而各个学科相互融合发展,又产生了许多新的学科技术。产品设计就是这样的一门学科。每一次新科技的出现,都会给产品设计的途径、方式带来新的发展和变化。仿真与虚拟现实技术是以计算机支持的仿真技术为前提的,对设计、加工、装配、维护等等,经过统一建模形成虚拟的环境,虚拟的过程,虚拟的产品。仿真与虚拟技术产生于20世纪40年代,到90年代才逐步发展完善起来,现在已经应用到了制造、军工、医学、航天、建筑等很多领域,并且都取得了很大的成功。仿真与虚拟技术应用到产

2、品设计中,更会体现出它的很多优势,给设计业带来全新的理念和方法。 如下图1就总结了工业产品设计的演变过程图1 产品设计的演变过程虚拟现实 虚拟现实设计的基本特征 2 什么是虚拟现实1 虚拟现实设计的应用领域 3什么是虚拟现实？ 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人

3、机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟设计的基本特征一、多感知性 多感知性（Multi-Sensory）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。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。二、浸没感 浸没感（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环

4、境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。 三、交互性 交互性（Interactivity）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）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。四、构想性 构想性（Imagination）强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。 由于浸没感、交互性和构想性三个特性

5、的英文单词的第一个字母均为I，所以这三个特性又通常被统称为3I特性。虚拟现实设计的应用领域城市规划旅游景区医学军事和航天中娱乐以及工业艺术方面 一，城市规划中 VR虚拟现实平台07年项目-邯郸稷山商业街（1）虚拟现实系统的沉浸感和互动性而创建的三维场景不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，也有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计。设计后的效果也可得到更高的效益。9/18/2022（2），大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金，提供合作平台。（3），虚拟现实技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度，实时

6、互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图。有效的合作是保证城市规划最终成功的前提，虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。（4），加强宣传效果对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。9/18/2022VR虚拟现实平台08年项目-八达岭长城虚拟展示VR虚拟现实平台09年项目-天坛公园虚拟展示9/18/2022三、医学中 它的原理就是：使用计算机技术（主要是计算机图形与虚拟现实系统）来模拟和指导医学

7、手术所涉及的各种过程。在时间段上包括了术前、术中、术后；旨在实现手术教学、手术计划制定、手术排练演习、手术技能训练、术后康复等模拟应用。 VR技术在医学中的应用是非常有前景的，学员在进行手术学学习的之前，可以通过VR制作的模拟手术系统进行预习，这样，在进行实际操作的时侯，有的放矢，教学效果相比预习文字描述的步骤要深刻的多，将大大减少失误造成的实验动物和标本的浪费。这样与传统教学就有以下优势：（1）、课堂教学不在局限于有形的教室中，教学活动的空间和时间得到了无形扩展，更好的加深了学员对所学知识内容的认知和理解。（2）、通过虚拟仿真三维软件技术建立的人体结构模型，可以使学生通过人机交互对人体模型进

8、行浏览，在模型内部“漫游”让学生非常直观轻松的学习人体解剖结构。不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教员提供了方便，且大大提高了教学质量。9/18/2022四、军事与航天中模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术，可模拟零重力环境，以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。9/18/2022五，娱乐以及工业艺术1、如家庭中的桌面游戏，公共场所的各种仿真等。目前基于虚拟现实技术的游戏主要有驾驶型游戏、作战型游戏和智力型游戏三类。2、在北京奥运会的开幕式中也用到了虚拟现实的技术。3、三维沙盘软件：包括各种活动的三维动画展示。4、电影3D效果：为电影提供逼真，震撼的视觉效果汽车仿真方面汽车虚拟开发工程即在汽车开发的整个过程中，全面采用计算机辅助技术，在轿车开发的造型、设计、计算、试验直至制模、冲压、焊接、总装等各个环节中的计算机模拟技术联为一体的综合技术，使汽车的开发、制造都置于计算机技术所构造的严格的数据