探究虚拟现实技术在工业设计中的应用及设计原则

王中（中国地质大学艺术与传媒学院，湖北 武汉 430074）

工业设计一词最早出现在二十世纪初的美国，它以人的需求为出发点，以各式各样的产品为载体，通过工业生产的方式将设计表达出来，在家具、日用品、家电、交通工具、医疗器械、通讯用品、军事用品等方面深刻地影响着人们的生活。数字时代背景下，虚拟现实技术的出现与发展，推动着传统工业设计的变革，无论是设计理念还是设计方法都在转型，使得工业产品以更加容易理解的方式展示给观众，缩短了产品开发流程，降低了产品生产成本，鉴于此，探讨虚拟现实技术在工业设计的应用方式及设计原则具有重要意义。

一、虚拟现实技术及特征

虚拟现实技术（简称VR），是一种能够创建和体验虚拟环境的计算机仿真技术。该技术综合了计算机图形学、人机交互、多媒体技术、计算机网络技术、人工智能技术、仿真技术、并行处理技术和多传感器技术等多种学科技术，在计算机3D技术的基础上对所要展示或还原的场景进行模拟与演练，观者可以通过借助相关设备包括立体头盔、数据手套、数据衣等实现与虚拟世界的交互。

虚拟现实技术的特点有三个方面：沉浸感、交互性、构想性。

沉浸感是指虚拟现实技术能够让观者身临其境的体验所处的虚拟环境，达到和现实世界一样的体验。它通过视觉、听觉、触觉等多感官通道让用户体验虚拟产品，使得用户不再是虚拟世界的参观者，而成为其中的参与者，一切都变得“真实”起来。

交互性指的是用户可以对虚拟产品进行操作并得到实时反馈，改变以往被动接受产品信息的状态。如MIT推出的模拟潜水器，更是可以让使用者与“海洋”交互，它将虚拟现实技术与悬浮设备相结合，用户通过头显、耳机以及挽具等设备可切身体验水的浮力、阻力等多种感受，丰富了产品体验的趣味性。

构想性指的是虚拟现实技术不仅是对现实世界的还原，而且可以根据自主愿望进行联想创作，在此平台上，设计者可以根据不同情景进行虚拟创作，调整所需参数，制造虚拟模型而不用担心因此造成的资源浪费，拓宽了现实世界的广度。

二、虚拟现实技术在工业设计中的应用

虚拟现实技术在工业设计中的应用，突破了传统设计模式的局限，将工业设计带进一个更加数字化的时代，从产品设计到产品测试再到产品展示，虚拟现实技术都在发挥着越来越重要的作用。

（一）虚拟现实技术在产品设计阶段的应用

产品设计是一个将创造性思维实物化的过程，在此过程中，产品功能、产品造型以及实现功能与造型的物质技术条件是三个基本要素。功能对产品造型起着决定性的作用，但却不是唯一的决定因素，造型在适应功能要求的同时又有着丰富的表现形式，物质技术条件是实现上述两个元素的决定性因素度，三者的不完全对立性，构成了产品设计的多样性，因此，设计师的创作过程是一个不断尝试的过程，虚拟现实技术为这个尝试过程带来了极大的便捷，利用现有技术调整参数，设计师能够得到产品的实时反馈，了解到产品的实际效果，，创造出更加符合设计需求的人性化产品。

（二）虚拟现实技术在产品测试阶段的应用

产品测试是设计作品走向市场之前必须经过的流程，但传统产品测试的实验环境有些需要耗费巨大资金，或是需要具备具体气象环境才可进行测试，影响产品上市进度及成本。虚拟现实技术的引入有效解决了上述困难，它将计算机硬件与数字信号相结合，构建虚拟开发平台，在此平台上，搭建产品测试所需环境，通过参数调节，进行物理方针、动力学仿真等一系列产品测试，节省了产品模型的制作成本，精简了产品开发流程。

（三）虚拟现实技术在产品展示阶段的应用

如何利用合适的展示方式让观者在短时间内理解相应的展示内容是产品展示的主要内容。传统的静态展示通常情况下以陈列的方式向用户展示商品，辅之以文字讲解或者讲解员讲解，观者在此过程中被动地接受信息，效率较低。虚拟现实技术的引入使得观者能够观看到产品的三维展示，全方位的了解产品信息并在参观过程中与展品发生交互得到实时反馈，丰富了展示的趣味性，提高了观者的参与兴趣。

三、虚拟现实技术在工业设计中的应用原则

虚拟现实在工业设计中的应用不能只是从技术的角度出发，强调技术的炫酷，忽略产品本身所应具有的人文关怀，只有在遵循相应的设计原则之下，才能成为真正的数字艺术。

（一）人性化设计原则

设计产品最终是为了服务人类，因此人性化设计是虚拟现实技术融入工业设计中必须遵守的原则。设计师应该了解虚拟环境对人的生理心理所造成的影响，以及虚拟环境中人的信息加工过程，探讨人在虚拟环境中怎样得到信息并将其转化为知识存储起来，用于指导虚拟产品交互设计。

（二） 智能化设计原则

虚拟工业设计中，用户与产品的交互过程无处不在，相应的人机交互界面设计就必不可少。虚拟工业产品应该具有其功能的可承担性，即让用户能够更加快速准确的理解产品，主动与产品发生交互，并且能够识别用户的操作与背后动机，预测用户需求并提供及时而有效的信息反馈，实现人机系统的和谐交互，达到智能化的目的。

（三）独创性原则

创新是设计的灵魂，现代技术日新月异，如果产品不跟随潮流，因循守旧，必将会被市场淘汰。虚拟工业设计也应该有其独创性，如何将虚拟现实技术的交互性、沉浸性、构想性特色与传统工业设计相结合，创造出独特的虚拟艺术，绽放新的艺术门类是设计师不可推卸的责任，也是多方合作才能推动的伟大工程。坚持独创，是虚拟工业设计不断发展的源源动力。

结术语

工业设计作为推动市场经济发展的有效手段，未来必将得到更多的重视。以正确的设计理论为指导，将虚拟现实技术引入工业设计，不仅能够缩短产品开发流程，而且能够节省开发成本，与此同时还推动着整个传统工业设计模式的变革与发展，催生出虚拟艺术的完美绽放，有利于现代工业设计的成功转型，跟随时代潮流。虽然虚拟现实技术尚未达到完全成熟，但科技的进步必将使其成为重要的工业设计辅助工具。

[1]姜学智，李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报，2013(2):2

[2]魏想明，彭演东.工业设计现状及其发展策略研究[J].当代经济 ，2016(09):16-17.

[3]尹定邦.设计学概论[M].长沙:湖南科学技术出版社,2000

[4] 李四达.交互设计概论[M].北京：清华大学出版社，2009.