虚拟设计方法

虚拟现实 （Virtual Reality，VR）是一种全新的人机交互方式技术。借助于这种方式，使用者可以 “进入”到一个几乎是无限的数据空间 （Cyber Space）之中，与其中的事物进行和谐自然的交互作用。该数据空间所描述的可以是现实世界中存在的事物 （此即 “实物虚化”），也可以是现实世界中尚未存在，完全由我们自己假想的事物，或者是尽管现实世界存在，但人类却无法送入其中的事物 （此即 “虚物实化”）。

虚拟现实的交互性主要是指参与者利用视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等感官功能及对话、头部运动、行走、转身、拾取和放置等人类自然技能对虚拟环境中的实体进行交互考察与操作。

VR技术将人们从鼠标、键盘和屏幕这些计算机传统外设中解放出来，使人们可以借助视觉系统、听觉系统和触觉以及力反馈系统，如数据头盔、数据手套、数据衣等输入／输出设备，沉浸在由计算机生成的虚拟三维世界中，并与其进行交互，获得如同在真实世界中的体验。虚拟现实技术的组成如图1－8所示。

1.虚拟现实技术的特点

在沉浸式的虚拟环境中，设计者通过直接三维操作对产品模型进行管理，以直观自然的方式表达设计概念，并通过视觉、听觉与触觉等反馈，感知产品模型的几何属性、物理属性与行为表现。虚拟现实提供的沉浸感、交互性与实时性促进了设计者、想象力与创造力的充分发挥。产品模型从交互与行为表现上均高度接近于现实产品，设计者无须通过实物样机就能对产品设计结果进行多角度、全方位的分析与验证，以确保产品的可制造性、可装配性、可使用性、可维护性和可回收性，从而为实现 “零样机产品开发”提供强有力的支持。

图1－8 虚拟现实技术的组成

2.虚拟现实的建模语言

VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚拟的三维世界的场景建模语言。它是用来描述三维物体及其行为的，可以构筑虚拟境界 （Virtual World）。VRML的基本目标是建立因特网上的交互式三维多媒体，基本特征包括分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真性等，是目前因特网上基于WWW的三维互动网站制作的主流语言。

3.虚拟技术已商业化的软件

国外的虚拟技术软件已有很多，如美国的Deneb、Engineering Anima—tien、英国的DVISE和美国的Sence软件模块。

从使用情况看，这些软件大大丰富了CAD技术内容，但价格较贵，产品模块的价格一般在数万美元左右。

4.数字化功能样机

利用虚拟制造技术，人们可以在计算机上对虚拟模型进行产品设计、制造和测试。甚至可以 “进入”虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作，而不是依赖于对传统的原型样机进行反复修改。

虚拟现实是当代信息科学的前沿研究领域，它综合运用计算机图形学、计算机视觉、心理学、传感器等多方面技术，在计算机中营造一个虚拟的环境。通过实时的、立体的三维图形显示及声音模拟、自然的人机交互界面来仿真现实世界中早已发生、正在发生或尚未发生的事件，并使用户产生身临其境的真实感觉。

虚拟现实的技术实质在于提供一种高级的人机接口。虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的关系，给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。

虚拟现实的出现，使人们从纷繁复杂的数据中解放出来，这种形式是传统表现方式所无法比拟的，它给人们提供了一个崭新的信息交流平台。