虚拟设计
虚拟设计简述(课程论文)
摘要：虚拟设计是利用计算机应用技术在计算机中构造成创建一个虚拟的、数字化的产品数字样机，代替部分或全部的物理样机，利用数字样机来完成初期设计阶段需通过物理样机完成的各项试验的虚拟考核。
基于虚拟现实技术对产品进行不投入实物生产前的各项模拟现实测试，仿真模拟，以保证产品在初期设计阶段的一次成功率。
虚拟设计在制造业应用前景很广，它所创建的数字样品拥有和物理样品相同的特性，而由于数字化使得修改，分析，优化更容易实现，以及与各元素之间的交互性使产品设计更能适应具体要求，节约成本，能实现敏捷制造，以及并行工程。
虚拟设计符合绿色设计的要求，是可持续发展以及高科技技术发展的必然趋势。
关键词：虚拟设计；数字化；虚拟现实技术；仿真模拟；交互性1虚拟设计的内容及产生背景虚拟设计（virtual design）是以计算机辅助设计为基础，利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计手段。
虚拟设计涉及众多学科和专业知识,广泛应用于企业的生产与制造之中。
本质上讲,虚拟设计是将产品从概念设计到投入使用的全过程(产品的生命周期)在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现,其目标不仅是对产品的物质形态和制造过程进行模拟和可视化,而是对产品的性能,行为和功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。
它是产品开发的测试床。
虚拟设计是20世纪90年代发展起来的一个新的研究领域，它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展的产物。
虚拟设计产生的背景是基于第三次计算机为代表的信息技术革命的发生，计算机技术的发展为其创造条件。
而且在世界范围内新的发展理念可持续发展的提出为探索新的设计方法诞生指明了方向。
由于虚拟设计主张设计将从有形设计向无形设计转变,从物质设计向非物质设计转变,从实物产品的设计向虚拟产品的设计转变,这一主张对环境与可持续发展是非常有利的，进而对其产生发展起来推动作用。
2虚拟设计的特征2.1虚拟现实(Virtual Reality简称VR)技术虚拟设计最根本特征是利用了虚拟现实技术。
虚拟场景设计知识点
虚拟场景设计知识点虚拟场景设计是指通过计算机技术创建并模拟出一定的虚拟环境，使用户能够在虚拟环境中进行各种互动和体验。
虚拟场景设计广泛应用于游戏开发、建筑设计、教育培训、仿真模拟等领域。
本文将介绍一些虚拟场景设计的关键知识点。
一、三维建模技术三维建模技术是虚拟场景设计的核心技术之一。
三维建模是指通过计算机软件将三维物体的表面几何形状进行建模，以达到虚拟环境中物体逼真的效果。
常见的三维建模技术包括多边形建模、曲面建模、体素建模等。
设计师需要掌握相应的建模工具和技巧，熟悉各种建模方法及其特点，以及如何快速高效地完成建模任务。
二、纹理贴图技术纹理贴图是指将真实世界物体的纹理图像映射到虚拟环境中的技术。
通过给三维模型添加纹理贴图，可以提高模型的真实感和细节表现，让用户在虚拟环境中更加身临其境。
纹理贴图可以是照片、插画、图案等，设计师需要了解各种纹理贴图的类型和制作方法，以及如何将其应用到虚拟场景设计中。
三、光照与渲染技术光照与渲染技术是指模拟光线在虚拟场景中的传播和交互过程，以及将虚拟物体渲染成最终图像的技术。
通过合理设置光源、材质和阴影等参数，可以实现逼真的光照效果，增强场景的真实感和层次感。
设计师需要了解各种光照和渲染算法，掌握渲染软件的使用方法，以及如何调整参数来获得想要的效果。
四、交互与动画技术虚拟场景设计必须考虑用户的交互与体验，因此交互与动画技术也是非常重要的知识点。
交互技术包括用户界面设计、交互设备选择和交互方式设计等，设计师需要根据虚拟场景的应用目标和用户需求，合理设计交互方式和界面布局。
动画技术可以让虚拟场景中的物体和角色实现动态效果，使用户能够感受到场景中的变化和互动。
设计师需要了解动画原理和制作方法，掌握动画软件的使用技巧，以及如何将动画应用到虚拟场景设计中。
五、虚拟现实技术虚拟现实技术是指通过计算机生成的虚拟环境与用户进行互动，使用户产生身临其境的感觉。
虚拟现实技术包括虚拟显示设备、追踪和定位技术、交互设备等。
建筑设计虚拟建筑设计
建筑设计虚拟建筑设计随着技术的不断进步，建筑设计也迎来了新的变革——虚拟建筑设计。
虚拟建筑设计是指利用计算机软件和数字技术来模拟建筑设计过程的一种新方法，它能够将建筑师的创意和想法以虚拟的形式展现出来，使设计和施工更加精准和高效。
虚拟建筑设计的出现打破了传统建筑设计的限制。
传统的建筑设计过程需要在纸上进行，建筑师往往需要花费大量的时间和精力去纸上绘制设计方案，然后再进行修改和完善。
而虚拟建筑设计可以通过计算机软件快速生成三维建模，使设计师能够通过直观的方式来展现设计想法。
这样的设计过程不仅能够节省时间和纸张，还能够及时调整设计方案，提高设计效率。
虚拟建筑设计还可以帮助建筑师更好地与客户沟通。
传统的建筑设计过程中，建筑师常常需要根据客户的口头描述和手绘图纸来理解客户的需求和期望。
然而，这种沟通方式往往存在很大的误差和理解障碍。
虚拟建筑设计可以通过三维模型和虚拟现实技术，使客户能够更加直观地了解建筑设计方案，从而更好地理解和评估设计师的想法。
这样的沟通方式不仅能够减少误解和纠纷，还能够提高客户的满意度。
虚拟建筑设计还可以帮助建筑师进行项目的可行性研究。
在传统的建筑设计过程中，建筑师常常需要通过手工计算和试错的方式来确定设计方案的可行性。
而虚拟建筑设计可以通过计算机模拟和分析，快速评估设计方案的可行性，包括结构强度、光照效果、能源利用等各个方面。
这样的研究方式不仅可以提前发现和解决问题，还可以提高建筑的可靠性和可持续性。
虚拟建筑设计不仅可以改变建筑设计的方式，还可以改变建筑行业的生态。
传统的建筑设计需要大量的纸张和人力资源，而虚拟建筑设计可以减少纸张的使用和人力的浪费，降低了建筑设计的成本和环境压力。
同时，虚拟建筑设计也鼓励了建筑师和设计师之间的合作和创新，从而促进了建筑设计的发展和进步。
虽然虚拟建筑设计有着诸多优势和潜力，但也面临着一些挑战和问题。
首先，虚拟建筑设计需要建筑师具备一定的计算机技术和数字技术的知识和技能，这对于一些传统的建筑师来说可能存在一定的困难和障碍。
06数字化装配
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6.3 数字样机的建模
（3）飞机数字样机的界定与分类 ）
飞机数字样机的界定可根据样机的研制进程、 飞机数字样机的界定可根据样机的研制进程、功能及用途来 划分。通常按照数字样机研制的进程分为三级:即一级样机 即一级样机(含概 划分。通常按照数字样机研制的进程分为三级 即一级样机 含概 念样机、方案样机) 二级样机、三级样机;基于功能的数字样 念样机、方案样机 、二级样机、三级样机 基于功能的数字样 机一般分为四类:即结构样机 系统样机、分区样机、全机样机; 即结构样机、 机一般分为四类 即结构样机、系统样机、分区样机、全机样机 而为支持培训、 而为支持培训、市场营销等特殊目的所构建的数字样机为专用数 字样机。 字样机。
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6.1 虚拟设计的概念与特点-数字样机 虚拟设计的概念与特点-
（2）更低的研发成本、更短的研发周期、更高的产品质 ）更低的研发成本、更短的研发周期、 量。不同于基于串行工程的传统物理样机技术, 基于并行工程 不同于基于串行工程的传统物理样机技术 的数字化样机技术使得产品的设计可同时由不同学科的设计 人员分工设计产品的不同部分; 人员分工设计产品的不同部分 在产品的初步方案确定后同时 进行性能分析, 机构运动学和动力学仿真、有限元分析、数控 进行性能分析 机构运动学和动力学仿真、有限元分析、 仿真等工作, 并根据各自的仿真分析结果提出改进措施。 仿真等工作 并根据各自的仿真分析结果提出改进措施。而且 通过数字化样机可以完成无数物理样机无法进行(由于成本和 通过数字化样机可以完成无数物理样机无法进行 由于成本和 时间不允许) 的虚拟试验, 时间不允许 的虚拟试验 从而无需制造物理样机就可获得产 品级的优化设计方案。不仅缩短了开发周期 品级的优化设计方案。不仅缩短了开发周期, 而且提高了设计 效率、设计质量和一次开发的成功率。 效率、设计质量和一次开发的成功率。
虚拟场景设计基础知识点
虚拟场景设计基础知识点在当今科技迅猛发展的时代，虚拟场景设计成为一门备受关注和追捧的领域。
它的应用涵盖游戏、影视、建筑、教育等众多领域。
本文将介绍虚拟场景设计的基础知识点，包括概念、工具、技术和应用等。
一、概念虚拟场景设计是通过计算机技术和图形学等相关技术，创造出一种虚构的环境，使用户可以在其中进行交互和体验。
它通常包括三维建模、渲染、动画效果和物理模拟等内容。
与传统的平面设计相比，虚拟场景设计更加逼真和沉浸，给人带来身临其境的感觉。
二、工具虚拟场景设计需要使用专业的软件工具来实现。
其中，三维建模软件是必不可少的工具之一。
常见的三维建模软件有Autodesk 3ds Max、Blender和SketchUp等。
这些软件可以创建真实且富有细节的虚拟场景模型。
此外，渲染引擎也是虚拟场景设计中的重要组成部分。
知名的渲染引擎包括V-Ray、Arnold和Unity等。
它们能够模拟光线传播和材质表现，使虚拟场景更加逼真。
三、技术在虚拟场景设计中，有一些基础的技术是必须掌握的。
首先是三维建模技术，它是创建虚拟场景的基础。
掌握三维建模技术可以帮助设计师创造出高度还原的场景模型。
其次是材质和贴图技术。
通过给模型添加适当的材质和纹理，可以增加场景的真实感和细节。
动画技术也是虚拟场景设计中的重要组成部分。
通过使用动画技术，设计师可以赋予场景中的物体和角色以生命，增加用户的沉浸感。
最后是虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术。
虚拟现实技术可以将用户完全沉浸在虚拟场景中，而增强现实技术则将虚拟内容融入到真实场景中。
这些技术可以带来更加真实和交互性的体验。
四、应用虚拟场景设计的应用非常广泛。
首先，它在游戏行业中发挥着重要作用。
游戏开发者可以利用虚拟场景设计创造出栩栩如生的游戏世界，吸引玩家的注意力。
其次，在影视制作中，虚拟场景设计可以替代传统的实景拍摄，节省成本和时间，并且可以创造出无法在现实中实现的奇幻场景。
此外，虚拟场景设计还在建筑行业、教育培训和医疗等领域得到广泛应用。
仿真与虚拟设计技术
仿真与虚拟设计技术导言在现代科学技术的发展中，仿真与虚拟设计技术在各个领域都有着广泛的应用。
仿真与虚拟设计技术可以通过计算机技术模拟和模仿真实的情况，使得人们可以在虚拟的环境中进行各种实验和设计工作。
本文将介绍什么是仿真与虚拟设计技术，其应用领域以及优势。
什么是仿真与虚拟设计技术仿真与虚拟设计技术是一种使用计算机技术来模拟和仿真真实情况的技术。
它可以在计算机中创建一个虚拟环境，模拟各种实际场景和情况，并通过计算机模型对其进行分析和调整。
仿真与虚拟设计技术可以广泛应用于各个领域，包括工程设计、医学研究、交通规划等等。
仿真与虚拟设计技术的应用领域工程设计在工程设计领域，仿真与虚拟设计技术可以在设计过程中帮助工程师们模拟和分析各种情况。
比如，在建筑设计中，可以使用虚拟设计技术来模拟建筑结构在不同自然灾害下的抗震性能，以优化设计方案。
而在机械设计中，可以使用仿真技术来模拟机械零件在不同工况下的运动和应力分布，以评估设计的可行性。
医学研究在医学研究领域，仿真与虚拟设计技术可以用于模拟人体器官的结构和功能。
通过创建一个虚拟的人体模型，可以对各种疾病的发病机制进行模拟和研究，以帮助医生们制定更好的治疗方案。
同时，虚拟设计技术还可以用于医学教育，通过模拟手术场景让医学生进行实际操作训练，提高其技术水平。
交通规划在交通规划领域，仿真与虚拟设计技术可以用于模拟和优化交通流量。
可以使用仿真技术来模拟城市道路和交通设施的运行情况，通过调整交通信号配时和道路布局等参数，优化交通流量，减少拥堵现象。
同时，虚拟设计技术还可以用于新路段建设的规划和设计，提前预测道路使用情况，确保交通规划的可行性。
仿真与虚拟设计技术的优势提高效率和减少成本通过使用仿真与虚拟设计技术，可以节省大量的实验成本和实验时间。
传统的实验和设计工作需要花费大量的人力和物力进行，而仿真与虚拟设计技术可以在计算机中进行，大大减少了实验成本和实验时间。
此外，通过模拟和分析不同情况下的结果，可以更快地找到最优解决方案，提高工作效率。
虚拟设计概述
虚拟设计概述专业：机械制造及其自动化姓名：晓峰学号：1351362268虚拟设计概述摘要：虚拟设计是利用计算机应用技术在计算机中构造成创建一个虚拟的、数字化的产品数字样机，代替部分或全部的物理样机，利用数字样机来完成初期设计阶段需通过物理样机完成的各项试验的虚拟考核。
基于虚拟现实技术对产品进行不投入实物生产前的各项模拟现实测试，仿真模拟，以保证产品在初期设计阶段的一次成功率。
虚拟设计在制造业应用前景很广，它所创建的数字样品拥有和物理样品相同的特性，而由于数字化使得修改，分析，优化更容易实现，以及与各元素之间的交互性使产品设计更能适应具体要求，节约成本，能实现敏捷制造，以及并行工程。
虚拟设计符合绿色设计的要求，是可持续发展以及高科技技术发展的必然趋势。
关键词：虚拟设计；数字化；虚拟现实技术；仿真模拟；交互性1虚拟设计的内容及产生背景虚拟设计（Virtual Design）是以计算机辅助设计为基础，利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计手段。
虚拟设计涉及众多学科和专业知识,广泛应用于企业的生产与制造之中。
本质上讲,虚拟设计是将产品从概念设计到投入使用的全过程(产品的生命周期)在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现,其目标不仅是对产品的物质形态和制造过程进行模拟和可视化,而是对产品的性能,行为和功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。
它是产品开发的测试床。
虚拟设计是20世纪90年代发展起来的一个新的研究领域，它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展的产物。
虚拟设计产生的背景是基于第三次计算机为代表的信息技术革命的发生，计算机技术的发展为其创造条件。
而且在世界范围内新的发展理念可持续发展的提出为探索新的设计方法诞生指明了方向。
由于虚拟设计主张设计将从有形设计向无形设计转变,从物质设计向非物质设计转变,从实物产品的设计向虚拟产品的设计转变,这一主张对环境与可持续发展是非常有利的，进而对其产生发展起来推动作用。
虚拟设计名词解释
虚拟设计名词解释虚拟设计是一种设计思想，它是以虚拟现实，虚拟环境和虚拟通讯等数字化技术为基础的设计格局，设计者可以借助虚拟设计技术来创造独特的视觉效果，使创意尽快提出，实现对虚拟现实和虚拟环境的创新设计。
虚拟设计具有可视化、可感知性、可表达性和可交互式等特点，它可以把抽象的想法实现成可视化的界面，让使用者可以清楚地接受虚拟世界带来的信息和知识。
<b>虚拟设计的应用领域</b>虚拟设计技术可以用在各种行业，例如：1、娱乐业：电影制作、电视节目制作、游戏等都可以利用虚拟设计技术来制作可视化的效果。
2、教育领域：虚拟设计技术可以帮助教学者实现更高效的教育设计，面向不同用户群体设计不同的虚拟体验。
3、医疗：虚拟设计技术可以帮助医疗者更好的理解患者的病情，并设计有效的治疗方案。
4、建筑业：虚拟设计技术可以帮助建筑师更好的进行设计，使用更多细节设计建筑物的外观和结构，让建筑更加美观。
<b>虚拟设计的优势</b>虚拟设计技术的发展，给各行业带来了许多优势：1、提高效率：虚拟设计技术可以帮助设计者实现快速的设计，从而提高设计效率。
2、减少成本：虚拟设计技术可以替代传统的设计方式，减少人力成本，降低制作费用。
3、提高质量：虚拟设计技术可以帮助设计者实现更精确、更准确的设计，有利于提高设计质量。
4、增强可视性：虚拟设计技术可以帮助设计者将抽象的想法变为可视化的形式，从而提高设计的可视性。
<b>虚拟设计的局限</b>然而，虚拟设计技术也有一些局限：1、虚拟设计技术的开发和应用仍然存在技术上的不确定性。
2、由于虚拟设计技术依赖于虚拟环境，对虚拟现实技术的理解仍存在一定差距。
3、虚拟设计需要大量的计算资源，会产生较为严重的资源消耗问题。
4、虚拟设计师技术虽然可以提高设计质量，但很难实现设计的即时性和实时性。
<b>总结</b>虚拟设计是一种重要的设计思想，可以帮助各行业提高设计效率、减少制作成本、提升设计质量和可视性。
虚拟设计名词解释
虚拟设计名词解释虚拟设计一词可以在当今社会被归纳为计算机设计的一种，从广义上讲，它可以涵盖从计算机虚拟现实中的数字化建模和图形到游戏、动画和音乐设计等各种领域。
它旨在利用新兴技术来帮助创建复杂的艺术和科学视觉形象，模拟人们的感知体验，实现对技术和科学的虚拟现实。
虚拟设计包括三个主要层次，分别是虚拟化、仿真和可视化。
虚拟化技术通过创建虚拟环境来模拟现实世界，使人们能够更深入地了解现实世界的运作以及现实世界的细节。
虚拟化技术的应用，比如虚拟现实实验室、现实与虚拟世界的模拟系统以及虚拟诊断、治疗和护理等，可以帮助提高医疗健康水平和预防医疗风险。
仿真技术则是通过模拟物理过程来分析物理系统，从而了解物理系统的行为，进而研发新型技术。
仿真技术可以帮助设计师、研究者等行业的人员快速开发出新的技术，并帮助改善社会的各种环境状况。
可视化技术是虚拟设计技术中最常用的技术，它将数据可视化为图形，使人们更容易理解复杂的信息，并帮助设计师更加有效地使用设计及技术。
可视化技术改变了社会的概念，让人们可以以新的方式去理解世界。
虚拟设计已经在当今社会发挥了重要作用，它对社会发展的各个领域都有着重要的影响。
虚拟设计通过虚拟化、仿真和可视化的技术可以帮助人们更深入地了解现实世界，让人们可以更快速有效地制作出准确的视觉或音频艺术品，并能够帮助设计师把理论转化成实用的产品。
另外，虚拟设计也可以帮助医疗保健、研发新技术、减少环境影响等方面发挥着重要作用。
总而言之，虚拟设计是一种利用新兴技术创造复杂的艺术和科学视觉形象，模拟人们的感知体验，实现对技术和科学的虚拟现实的计算机设计，它以虚拟化、仿真和可视化的技术为基础，对社会发展有着重要的影响，它的应用广泛而深远，有助于改善人们的生活。
虚拟设计的基本概念
几种虚拟现实
虚拟战场环境 单兵模拟训练与评判 诸军种联合虚拟演习 进行指挥员训练
虚拟现实在矿业领域的具体应用
模拟矿井开采 矿业人员技术培训 矿井设备的虚拟设计和制造 事故模拟与调查分析
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
最直观的交流方式 最快捷的审批平台 最方便的设计工具 最先进的营销手段
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波音777获得成功，是近年 来引起科技界瞩目的又一件工作。
几个已实现的例子
1、日本松下公司用来招揽买主的“厨房世界” 2、杭州大学开发的虚拟故官游玩系统 3、美国佐治亚理工学院开发出虚拟动物园的大猩猩系统 4、日本的一家公司设计制造出一个虚拟世界中的歌手 5、宾夕法尼亚大学研究制成虚拟现实人杰克
三、虚拟设计的特点人机交互的动态化 信息互动的数字化
利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。
虚拟设计与制造技术
虚拟设计和制造技术一．①.什么叫虚拟现实技术？答：虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过运用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、限制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。
②.简述虚拟制造系统分类。
答：a.以模型为核心，虚拟制造系统分为：产品模型、过程模型、活动模型、资源模型。
b.虚拟制造的根本目的是利用计算机生产出虚拟产品。
实际的制造系统可以抽象成由物理系统、信息系统和限制系统组成的集合。
对应于实际的制造系统，在虚拟制造系统中可以划分出对应的层次：虚拟物理系统、虚拟信息系统和虚拟限制系统。
依据不同生产阶段所面对的不同对象，可以将虚拟制造分为3类：以设计为核心的虚拟制造，以生产为核心的虚拟制造和以限制为核心的虚拟制造。
以设计为核心的虚拟制造，其主要目标是优化产品设计、优选工艺和加工方案；以生产为核心的虚拟制造，其主要目标是优化资源，对选择工艺进行评价和验证；以限制为核心的虚拟制造，其目标为优化车间限制的制造过程。
二.简述虚拟设计技术含义及分类。
答：虚拟设计技术是一种新兴的多学科研成果交叉技术。
它涉及多方面的学科研成果和专业技术，通过以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，把设计人员从传统的感器和多维的信息环境进行交互，同时利用这项技术也可以大大地削减实物模型和样同的制造。
虚拟设计依据配置的档次可分为两大类：一种是基于PC机的廉价设计系统；另一种是基于工作站的高档产品开发设计系统。
虽然是两种系统，但它们的工作原理是基本相同的。
PC机系统，它的优势主要在于价格低廉，对小型虚拟设计系统的开发特殊适宜，并且它的用户广泛，所以具有良好的市场前景。
随着PC机性能的快速提高，越来越多的问题完全可以利用PC机解决，但是由于目前PC机的发展仍不够完善，很难胜任大型困难产品的虚拟设计，因此对于这些困难产品的虚拟设计系统，高档的工作站仍是不行取代的硬件平台。
虚拟设计技术是以计算机帮助设计（CAD）为基础，利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计系统。
虚拟设计的基本概念包括
虚拟设计的基本概念包括虚拟设计是指使用计算机技术完成的一种设计过程或过程中的某一环节，主要是通过计算机生成虚拟的模拟环境，以实现可视化的设计效果和交互式的设计体验。
以下是虚拟设计的基本概念：1. 三维建模技术三维建模技术是虚拟设计中最基本的技术之一，它可以将设计对象转化为具有3D空间信息的数字模型，以实现更精确的设计效果和更真实的展示效果。
三维建模技术主要包括：CAD（计算机辅助设计）、BIM（建筑信息模型）等。
2. 虚拟现实技术虚拟现实技术是指通过计算机生成的虚拟世界，其中的场景、环境、角色、物品等都是虚拟的，通过穿戴式设备或者其他交互方式，使用户可以获得身临其境的感觉。
虚拟现实技术主要包括：VR（虚拟现实）、AR（增强现实）等。
3. 游戏引擎技术游戏引擎技术是一种将各种虚拟设计技术集成在一起的技术，它不仅可以模拟现实环境，还可以实现相应的交互体验、物理模拟等高端技术。
游戏引擎技术主要包括：Unity3D、Unreal Engine等。
4. 可视化技术可视化技术是指将设计结果以图形化方式呈现出来，从而使人对设计结果有更直观的理解和感受。
可视化技术主要包括：绘图软件、渲染技术、动画技术等。
5. 交互式设计技术交互式设计技术是指通过计算机生成的虚拟模型以实现人机交互的设计过程。
这种技术可以使设计师在设计的过程中不断与虚拟模型进行交互，实时得到设计效果的反馈，并且自由度也更高。
交互式设计技术主要包括：VR技术、智能硬件、触摸屏等。
总之，虚拟设计是一种通过计算机技术将设计对象转化为数字模型，从而实现可视化、交互式的设计效果和感受，它需要多种技术的协同作用才能完美实现。
在未来，虚拟设计还有很大的发展空间，它将带来更多的便捷性、精确度和创造力。
虚拟设计名词解释
虚拟设计名词解释
虚拟设计是一种新兴的设计思想，它是将虚拟空间与真实世界中的客观现实结合起来进行设计和创新的学科。
它将利用数字和虚拟技术，以及虚拟现实与增强现实、人机交互技术，使人们可以体验不同的现实世界场景，以及在新的空间中表达创造性的意识形态。
虚拟设计相对现实设计来说，它更加关注在虚拟空间中进行的设计，而不是在真实世界中的设计。
因此，虚拟设计的核心概念更加重视虚拟世界所具有的特殊机制，以及如何利用这些机制去创造出新的设计和创新，并通过虚拟空间中的元素，使整个设计更加真实、富有趣味性。
虚拟设计有助于建立一种新的设计理念，它能够帮助人们更好地理解设计，尤其是当人们面对复杂的创作时，它可以更加清晰地将真实世界和虚拟空间中的设计融合在一起，使得创作更加专业。
此外，虚拟设计还可以为现实世界的创新、创意提供更多的可能性，它能够在虚拟空间中创造更多的新奇想法，而这些想法可以被应用于现实世界，促进创新和创意的发展。
此外，它还可以为人们提供虚拟机器人、虚拟实体等新技术，通过这些技术能够让虚拟空间变得更加真实，从而可以使人们能够更好地感受并对虚拟和现实世界产生更深的影响。
综上所述，虚拟设计提供了一种革命性的设计视角，它既可以帮助人们更好地把握设计的核心理念，又可以为现实世界的创新激发更多的可能性，可以让人们更好地体验到虚拟世界的特殊机制，也能够
提供新的技术来推动虚拟空间的发展。
虚拟设计无疑是近些年来现代设计事业发展的一大里程碑，它一定会有助于真实世界设计中各个方面的发展，为人们提供更多途径去涉猎理解设计，并从中体会到新的乐趣。
虚拟场景设计知识点总结
虚拟场景设计知识点总结虚拟场景设计是一门与计算机图形学相关的学科，它涉及到虚拟世界的构建、模拟、渲染和交互等方面。
本文将对虚拟场景设计的知识点进行总结，帮助读者了解和理解这个领域的基本概念和技术。
一、虚拟场景的概念及构建虚拟场景是指通过计算机模拟和渲染的虚构环境，能够与用户进行交互。
构建一个虚拟场景需要以下几个关键步骤：1. 选择合适的场景：根据需求和目的，选择适合的虚拟场景主题，如自然风景、城市环境或室内空间等。
2. 建立场景模型：利用计算机图形学技术，建立虚拟场景的三维模型，包括地形、建筑、物体等。
3. 设计材质和纹理：为场景模型添加适当的材质和纹理，使其更加真实和细致。
4. 光照与渲染：通过设置适当的光照效果和渲染算法，增强虚拟场景的真实感和表现力。
5. 虚拟场景交互：为用户提供与虚拟场景进行交互的方式和手段，如键盘、鼠标、触摸屏等。
二、虚拟场景的渲染技术虚拟场景的渲染是指将场景模型转化为图像的过程。
以下是一些常用的虚拟场景渲染技术：1. 光栅化渲染：将场景模型转化为像素点的过程，通过对每个像素进行着色和光照计算，生成最终的图像。
2. 光线追踪：模拟光线在场景中的传播和反射，通过递归追踪光线路径，计算交互光线的颜色和强度。
3. 实时渲染：针对交互式应用场景，采用一些优化技术和算法，实现实时渲染，使用户能够在较短的时间内感受到交互反馈。
4. 图像合成：将虚拟场景的渲染结果与真实图像进行合成，以实现增强现实（AR）和混合现实（MR）等效果。
三、虚拟场景的交互技术虚拟场景的交互是指用户与虚拟场景进行实时互动的过程。
以下是一些常见的虚拟场景交互技术：1. 三维导航和控制：用户可以通过键盘、鼠标或手柄等设备进行场景的移动、旋转和缩放操作，以在虚拟场景中自由探索。
2. 物体交互与操作：用户可以选择和操作虚拟场景中的物体，实现拖拽、放置、旋转等交互行为。
3. 虚拟现实设备：通过佩戴虚拟现实头盔、手套等设备，用户可以身临其境地感受虚拟场景，实现更加真实和沉浸式的交互体验。
虚拟设计
沉浸式虚拟设计和分析式虚拟设计沉浸式虚拟设计采用了虚拟现实技术，设计者有沉浸感，在可视，可听，可闻，可触环境中完成设计。
分析式虚拟设计利用计算机辅助设计，对机械产品运动学、动力学、工作性能进行模拟和仿真，完成分析与设计。
虚拟设计的特点：前瞻性（模拟出产品未来的性能，制造过程，及对产品设计的影响）、拟实性（虚拟Virtual ，是本质的意思，即用数字化手段对真实世界进行动态模拟）、多学科融合性（计算机图形学，人工智能，计算机网络，信息处理和机械设计及制造等技术综合发展的产物）。
不同于传统设计的串行漠视，虚拟设计将设计过程综合起来考虑，采用协同与并行的模式进行产品设计。
虚拟设计的意义：美国波音777飞机采用了虚拟设计技术获得了无图样设计与生产的成功，是近年来科狭义：设计者通过传感器与多维信息环境进行自然的交互，实现从定性和定量综合集成环境中得到感性和理性的认识。
广义：研究内容包括了产品生命周期的全部过程，（规划，概念设计，详细设计，工艺设计），研究手段包括计算机辅助设计。
一、定义技界、企业界瞩目的重大突破。
波音公司在SGI图形工作站上建立了波音777飞机的虚拟原型，使设计师和工程师能够漫游于虚拟飞机中，审视飞机的各个部分，并能方便的调出其中任何一个零件修改。
大大缩短了原来7-8年的设计周期，实现了3年内从设计到一次试飞的成功。
虚拟设计体系结构框图虚拟设计虚拟概念设计虚拟样机（分析）设计虚拟加工虚拟装配虚拟样机（校验）设计多种虚拟样机设计系统：3-DRAW、JDCAD、COVIRDS虚拟样机Virutal Prototyping VP 虚拟样机的3个组成要素：仿真模型，CAD模型，虚拟环境模型。
虚拟样机设计师虚拟设计的核心内容。
虚拟加工Virtual Machining，虚拟装配Virtual Assembly二、虚拟现实技术的定义Virtual Reality，VR技术。
利用计算机生成模拟环境，通过多种专用设备使用户投入到该环境，使用户和该环境直接进行自然交互的技术。
虚拟设计_
5.3 虚拟设计系统结构
3.1 PC机与工作站 3.2 虚拟设计系统构造
虚拟设计系统结构示意图
5.3 虚拟设计系统结构
为了实现对三维对象的方便操 作，人们研制了各种各样的三 维交互工具，如:
85%是由研究开发阶段决定的。 也就是说，研究开发阶段对最终产品成本的影响
最大。 因此加强对设计方法的研究、加大对设计部门的
投入、对降低产品价格是至关重要的。
5.2 虚拟设计在产品开发中的作用
不少大公司争先在它们的产品设计中采用 了这项先进技术，如:通用汽车公司、波音 公司、福特汽车公司、奔驰及英国航空公 司等。
虚拟设计
5.1 虚拟现实
1 虚拟设计的技术基础“虚拟现实”
近年来，虚拟现实技术被越来越多地应用于科学研 究，己逐渐被认为是重要的科学探索工具。利用 这项技术。在新产品、新计划或新概念还远没有 成为现实之前，人们就能够以较为现实的方式对 其进行观察和探索。从这个意义上讲，虚拟现实 技术是一种非常独特的技术，很难有别的技术可 以取而代之。虚拟设计正是这项技术在机械产品 设计方面的一个应用。
5.1 虚拟现实
3 虚拟现实技术的由来 1929年，Edwin Link设计了一种装置，人们坐在其 中有一种乘飞机的感觉－飞行模拟器（虚拟现实技 术的鼻祖）。 60年代初期，电影摄影师Morton Heiling研制的街道 摩托车模拟器是虚拟现实的另一个先驱。人坐在这 个装置上，双手操纵摩托车车把，仿佛穿行于闹市 中，能看到立体、彩色、变化的街道、能听到立体 声响、感到车的颠簸、扑面而来的风，甚至可以闻
虚拟设计-虚拟设计的基本概念
虚拟设计的基本概念科学技术的发展不断推动着设计的进步，日新月异的信息技术也深刻影响着设计的变革。
信息技术发展的深度决定着设计师可在多大程度上利用信息技术为设计服务。
早期引入计算机技术进行文档管理、二维图形处理，把设计师从枯燥无味的事务性工作中解放出来；计算机软、硬件的升级换代使得设计师能够使用计算机进行三维建模、渲染表现，人们可以从多个角度对产品进行审视。
现在，信息技术的集成化、智能化发展使设计发生了全面、深刻的变化，设计进入了一个新的时代——虚拟设计时代。
虚拟设计（Virtual Design，简称VD）代表了一种全新的制造体系和模式。
虚拟设计是以虚拟现实（Virtual Reality，简称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。
它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展的产物。
虚拟现实虚拟设计的技术基础为“虚拟现实”。
“虚拟现实”一词由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出，是指综合利用计算机图形系统和各种显示、控制等接口设备，生成可提供沉浸感觉和交互操作的三维环境技术。
虚拟现实是—种计算机界面技术，从本质上讲，虚拟现实就是—种先进的计算机用户接口，它通过给用户及时提供视觉、听觉、触觉等各种客观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户操作，从而减轻用户的负担，提高整个系统的工作效率，体验比现实世界更加丰富的感受。
简言之，虚拟现实就是人与虚拟世界的交流。
人的动作和情绪可以控制虚拟世界中的物体。
反之，虚拟世界中的物体也能使人产生真实的感觉，包括视觉、听觉、触觉等。
虚拟现实经历了以下发展历程：(1)1965年，在IFIP会议上，有VR“先锋”之称的计算机图形学的创始人Ivan Sutherland 作了题为“The Ultimate Display(终极的显示)”的报告，提出了一项富有挑战性的计算机图形学研究课题。
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接触及力量 作用装置 空间球
虚拟装配设计
虚拟设计与虚拟制造
1.虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术 2.虚拟现实技术已成为一种商业经营手段和战略 3.虚拟现实技术成为学校教学手段和教学方式的重要 组成部分 4.虚拟现实技术将成为工程设计的得力助手
虚拟设计技术军事和航天领域的应用
什么是虚拟现实?
虚拟现实(Virtual reality简称VR)，是人类与计 算机和极其复杂的数据进行交互的一种方法。虚 拟现实技术是指利用人工智能、计算机图形学、 人机接口技术、多媒体技术、网络技术、电子技 术、机械技术、视听技术等高新技术模拟人在特 定环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。
日产
•日产曾用虚拟现实软件“ 试线”，模拟从仪表板上 拆除气囊组件，这时发现 挡风玻璃碍事，总装线上 的工人得窝着脖子干活， 由于预先发现了这一问题 ，并得到了及时解决，避 免了正式生产时的麻烦。
1．由虚拟环境到CAD的数据交换问题 2．数据接口 3．数据缩减 4．实时与真实 5．硬件方面的问题 6．网络传输速度问题
什么是虚拟设计?
虚拟设计——基于“虚拟现实”技术
虚拟设计是基于虚拟现实理念和技术手段的设计，是在由高性能 计算机和网络构成的虚拟空间中通过计算机仿真技术、专家系统 的辅助进行产品研制的设计过程。 虚拟设计充分利用虚拟现实技术的多感知和沉浸感两个重要特征， 构造当前不存在的环境、人类不可能到达的环境和耗资巨大的产 品设计环境。 在设计过程中，设计对象可以通过极具沉浸感的显示系统呈现在 人们的眼前，通过力反馈系统将设计对象的力学特性传递给设计 者，通过专家系统对产品设计进行全方位的观察、检测、优化， 从而在产品的设计阶段模拟出产品
CAD
• 三维建模
CAE
• 有限元
VR
• 三维表现
人工智能
• 智能机器人
产品数据管理
并行工程
快速样车
• 快速成型
• 虚拟油泥建模
• 有界元 • 有界差分
• 人机互动
• 智能传感器 • 专家系统
• SQL
Server • Oracle • Access 2000
• 合作、协调
• 缩短开发时间
技术
头盔显示器
用人机工程学指导产品的设计，使产品符合人的生理特点和心理习 惯。
用美学观点来创造产品形态，使产品给使用者带来美的享受
用三维计算Байду номын сангаас技术，准确、快速的将设计者的设计理念表达出来。 用人机交互的平台，使受众在虚拟环境中真切体验设计产品的魅力。
什么是仿真？ 什么是虚拟现实（ＶＲ）？ 什么是虚拟设计？
改进
Virtual Reality
在产品设计中的应用
据报道，通用和戴姆勒—克莱斯勒公司采用虚 拟现实技术开发一种新车型的时间从1年以上缩 短到两个月左右，开发成本最多可降到原先的 十分之一，而按常规，单单就车型开发时间看， 新款汽车的设计，至少需12~18个月。 在戴姆勒—克莱斯勒公司耗资巨大的梅赛德 斯汽车设计中心里，设计人员可在该中心提 供的“虚拟现实中心”的虚拟环境中进行工 作，车身设计师可以在这里检查车体的线条 和轮廓，检测车身表面的光洁度，分析汽车 的空气动力学性能等。
谢谢
在汽车制造中的应用
虚 拟 制 造 技 术
产品的开发周期和成本最小化 产品设计的最优化、生产效率的最高化
美国通用汽车公司
•汽车设计师可以利用虚拟 现实原型技术精心进行测 试，工作人员可以驾驶虚 拟汽车在虚拟公路上行驶 ，以便检查汽车的各种功 能，或坐在驾驶室中检查 视野情况等。此外，虚拟 制造系统还被应用到齿轮 的并行设计和装配以及机 器人的训练等地方。
预测产品功能、性能制造成本、可制造性、可维护性、可拆卸性
提高产品设计的成功率
灵活经济地组织生产制造
提升产品质量和生产效率
缩短开发周期和降低成本
缩小产品设计与用户之间的距离
虚拟技术的构成
虚拟技术
虚拟制造(Virtual Manufacturing)
虚拟产品开发(Virtual Product Development)
虚拟设计技术
讲解：骆耀超
目录
1.概念设 计
2.虚拟设 计技术
3.虚拟设 计的应用
4.虚拟技 术存在的 问题
设计----创造性的思维 产品----理想化的物质形式
1、概念设计：对产品最初的设计构思，目的是捕捉产品的形态。 2、传统的概念设计： 以二维的方式进行 表达方式：手绘
2、当下概念设计：在三维空间中实时观察、操作，可以改 变产品的形态建模，色彩和材质的给予；在三维环境中 为设计者提供基于语言识别和手势跟踪的输入方式，实 时操纵产品及零件。 具体表现：
踪的输入方式，设计者可以很方便地在三维虚拟环境中操纵产品及零件， 进行各种形状建模和修改。利用这种系统进行计算机建模，无须精确的尺 寸定义。虚拟现实技术消除了鼠标、键盘等的输入方式给用户带来的限制， 同时系统还可以为用户提供三维立体图像，设计者可以在三维空间中对设 计对象进行观察和操作。
虚拟设计的特点
数据手套
虚拟设计系统构造图
交互工具及信号控制 喇叭 屏幕 RGB-NTSC RGB-NTSC 屏幕 多感知接口及虚 拟环境生成系统 图形卡 图形卡 三维声音 模型库 显示器 位置方向 跟踪器 数据手套 数据输入 识别控制 语音识别 I/O I/O 接触及力 量反馈 I/O
传感器 麦克风 喇叭
计 算 机 接 口
什么是仿真?
仿真Simulation属于一门基础性学科，仿真就 是利用模型进行的一种试验，它可极为有效而经 济地用于科研设计训练以及系统的试验。仿真技 术是以控制理论相似原理数模与计算技术信息技 术系统技术及其应用领域相关专业技术为基础， 以计算机和多种专用物理效应设备为工具借助系 统模型，对实际的或设想的系统进行动态试验研 究的一门新兴综合性技术。
在汽车制造 中的应用
在汽车试验中 的应用
虚拟试验技术作为虚拟制造技术的一个环节，在汽车空气动力 学及汽车被动安全性研究中正得到越来越广泛的应用，汽车被动 安全性研究包括车身抗撞性研究、碰撞生物力学研究以及乘员约 束系统和内饰件的研究。
在产品设计中的应用
General Motor
•全球汽车界最早利用虚拟现实技术的公司之一 •它采用的虚拟现实软件具有3个图形流水线部件， 可分别投影在设计师的左边、前面和地面上的大 屏幕上，另外一台单独的桌面系统有时用做右面 的第四面墙 •戴上立体滤色眼镜或头盔式显示器、数据手套等 显示设备，在大屏幕上就可以看到和真实的汽车 一样大小的三维立体图像 设计 感受
虚拟现实技术在汽车工业中的应用现状
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在产品设计 中的应用
借助虚拟现实技术建立的三维汽车模型，可显示汽车的悬挂、 底盘、内饰直至每一个焊接点，设计者可确定每个部件的质量， 了解各个部件的运行性能。这种三维模型准确性很高，汽车制 造商可按得到的计算机数据直接进行大规模生产。 利用计算机支持技术对必须生产和制造的汽车进行全面建模 和仿真，它能够仿真非实际生产的材料和产品，同时产生有关 它们的信息。也可以制定零件生产的机加工方案、拟定产品检 验和试验步骤等。
虚拟概念设计
产品设计过程可以概括分为两个步骤：概念设计(Conceptual Design)和 构型设计(Configuration De-sign)[1]。前者的目的是制定出设计方案，后者 的目的是设计出具体构型。概念设计是设计的初步阶段，它的目的是获得 足够多的有关产品式样和形状的信息。它是设计过程的重要阶段，因为产 品成本的60%~70%是由这个阶段决定的。在概念设计阶段，人们需要研究 大量可行的设计方案，从而确定经济效益最好的设计。 虚拟概念设计使用虚拟现实技术，为设计者提供基于语音识别和手势跟