裸眼VR交互设计

目的研究裸眼VR交互设计的具体方法,实现虚拟现实的裸眼呈现。方法以虚拟现实交互设计为基础,结合Kinect动态体感交互技术、多通道投影显示、CAVE沉浸系统的特征优势,总结出裸眼VR交互设计的程序与方法。在虚拟现实中融入Kinect动态体感交互技术、多通道投影显示、CAVE沉浸系统等技术,满足用户直接通过自己的身体对终端进行即时反应的交互式操作。最终通过实践案例,探讨裸眼VR交互设计的可行性。结论裸眼VR能够解决穿戴式显示设备及力触觉交互设备等VR硬件在使用中产生的问题,实现人机交互的自由性,提高参与者的沉浸感,裸眼VR将成为虚拟现实未来发展的主要形式,研究裸眼VR交互设计具有重要的理论与实践意义。     

3D虚拟现实(VR)技术在生产工艺开发上的应用

目的运用虚拟现实(VR)技术对生产线工艺流程进行模拟仿真,从而减少重复工作量,提高生产目标方向性。方法运用3DSMAX,Maya,Photoshop,Affer Effect,UG,unity3d,Unreal Engine等开发软件,虚拟现实场景,模拟工艺过程。结果与以往的有限元分析软件相比,虚拟现实技术能更加真实、全面、准确地模拟整个生产工艺流程,为设计者提供更加全面的思路。结论目前虚拟现实(VR)技术还处于发展的初期,随着虚拟设备和开发引擎的不断升级提高,VR应用一定拥有广阔的明天。     

基于VR的海洋平台远程运维系统设计

针对目前海洋平台存在运维能力弱、运维时间长等问题,该文设计了一套基于VR的海洋平台远程运维系统,将虚拟现实技术引入传统海洋平台运维领域,在客户端虚拟场景中复制现场状态,展示一个相对真实的现场设备的工作状态,为远程运维系统提供技术支撑。结果表明该系统可以增加设备可靠性、缩短故障时间以及提高故障诊断效率。     

心智模型驱动的古村落VR系统体验设计

目的针对目前虚拟现实系统体验设计领域中,由于设计者和用户认知差异导致的用户体验欠佳的问题,提出了一种在心智模型驱动下的VR体验系统设计方法。以某古村落VR系统体验设计为例,阐述此方法的可行性。方法从心智模型与用户体验设计关系出发,首先提取了用户需求,设计者依据领域知识解构VR体验设计的要素节点。然后分别构建了用户与设计者的心智模型,采用路径搜索法来测量两者模型的相似性,确定了差异要素。最后根据其差异性,采用宏观心智模型中的行为亲和图分析了用户体验设计的流程和功能。结果心智模型可以帮助设计者了解用户需求,解构VR体验系统功能,注重用户体验。结论用户与设计者心智模型的匹配测量可以引导设计者设计出符合用户需求的体验系统。     

虚拟现实展馆中基于手柄交互的引导设计研究

目的 以用户研究的方式,总结引导设计原则。根据前期研究,以大冶铁矿金属矿石为主题搭建虚拟现实（VR）展馆,通过设计实践验证基于手柄交互的虚拟现实设计引导原则。方法 基于用户研究与实践设计的方法,搭建VR展馆并进行VR交互引导的设计与实现。通过邀请用户进行测试,评估本次引导设计的有效性与方案的可行性,最后依据测评结果进行设计优化。结果 最终提出了实时引导附加操作帮助面板的整体方案,并对引导流程优化与人性化引导方案提出了下一步的研究思路。结论 经实验证明,设计方案能以直观的、高效的方式帮助新手用户快速熟悉VR应用的交互操作,降低学习成本,提高VR应用产品的可用性、易用性,以及满意度,从而提升用户体验。     

VR在解决竹编产品设计沟通障碍上的应用

目的解决当下传统竹编行业中手工艺人与订购客户之间的设计沟通障碍。方法采用田野调查法实地考察南通如皋地区的竹器厂经营设计现状,对竹器生产厂家与销售商在产品设计的过程中产生的相关沟通障碍进行分析,在考察虚拟现实(VR)技术相关应用的基础上,建立竹编产品资源库,并运用基于web和Unity 3D开发引擎的虚拟现实技术构建在线沟通平台,以解决设计过程中遇到的沟通障碍。结论基于VR技术构建的竹编产品展示定制平台可以有效辅助生产厂家与订购客户进行设计沟通,为VR技术应用在传统手工艺产品传承与发展提供了新的思路。     

影视VR技术在听觉音响设计中的应用与案例研究初探(上)

2014年Facebook出价20亿美金收购虚拟现实技术生产厂商Oculus VR,激起了科技界和投资界的广泛关注。虚拟现实技术的研究和实现,近年来呈现井喷式爆发,主流公司推出了全新的VR显示、头部追踪、手部传感等一系列VR硬件产品,同时交互性是VR区别于传统媒介的突出特点,为未来的音视频发展带来了无限可能。文章将分为上、下两篇进行论述,聚焦VR音频(又被称为空间音频)相关知识点,从实现原理、技术基础、声音设计等方面出发,分析虚拟现实技术在影视领域的不同交互方式,思考如何在虚拟现实环境下构建沉浸声场,为观众带来沉浸式欣赏体验。     

“超现实”界面设计研究

目的研究拟物化在人机界面设计中的应用及其局限性与规避。方法通过分析模拟现实的界面设计方法的心理学原理,提出从界面的功能、形象、音效、触感、动作、流程角度进行拟物设计,并依据媒介性质进行适度创新。结论拟物化设计方法可以为设计师提供设计思路,适度创新的拟物化设计能减轻目标用户的认知负荷,帮助用户快速识别界面,也具有一定的创意与吸引力。     

虚拟现实环境下的混凝土坝施工管理与决策

在虚拟现实环境下建立混凝土坝施工管理与决策平台,实现了对坝体结构、浇筑仓位、施工进度、施工机械、现场管理等多维施工信息的高度集成,逼真展现施工场景,可对施工过程及现场管理进行实时交互管理,为混凝土坝施工管理与决策提供了全新的环境。平台具有施工信息管理、坝体模型编辑、浇筑仓位管理、施工场景漫游、施工动画渲染、施工进度模拟、浇筑机械调度、施工过程交互等功能。     

VR交互体验中沉浸感与舒适度的平衡设计

目的 虚拟现实技术让体验者获得亲临环境的感受,而高沉浸感带来的眩晕往往让用户体验的舒适度大为降低,沉浸感与舒适度是评价虚拟现实内容质量的两个重要指标.在实际开发过程中,VR交互体验中沉浸感和舒适度的矛盾也是一直以来限制虚拟现实技术广泛应用的一个主要因素.本文从沉浸感和舒适度的概念及相关影响因素入手,提出自然交互、稳定视觉和多通道刺激补偿综合设计的原则.方法 应用上述3种原则,进行虚拟场景作品设计,并与传统方法作品进行对比实验,采用5点沉浸感量表和SSQ量表分别评价两组作品的沉浸感和舒适感.结论 综合设计原则对平衡沉浸感和舒适度有一定效用,可以增强虚拟现实内容的沉浸感并有效降低虚拟现实运动症的发生率,是一种没有副作用且可有效平衡沉浸感和舒适度的技术方案.     

先进设计技术平台与包装机械虚拟样机

目的研究先进设计技术平台的构成、包装机械虚拟样机的开发过程。方法采用先进设计技术与工具,规划平台建设方案,建设数字设计、数字仿真、数字测量、数字制造等4个模块构成的先进设计技术平台,制定设计型教学实践项目7个、综合型教学实践项目4个、自主型教学实践项目3个。结合实际研究课题,以打包机上砖装置为例,通过方案设计与3D建模,虚拟样机机构与运动建模,虚拟样机仿真求解,虚拟样机仿真优化等4个步骤,完成虚拟样机开发,并投入实际生产。结果先进设计技术平台在数字设计与仿真、数字测量与制造等2个方面能有效地支持教学和科研。结论平台能够训练研究生掌握先进设计技术与工具,培养其产品创新思维和创新能力。虚拟样机是促进产品创新的有效技术与方法,能提高产品开发质量、缩短产品开发周期。     

治疗PTSD的VR设备交互设计研究

目的以VR技术在PTSD症状的应用为出发点,研究相应的VR设备在治疗过程中的交互设计方法和流程,旨在促进VR设备治疗PTSD的交互创新,以及在满足患者需求的前提下提高PTSD患者的治愈机率。方法首先在剖析PTSD症状及患者特性的基础上,归纳VRET治疗PTSD的优势;其次在选取合适的VR设备后,定义与治疗PTSD相关的实际环境、患者及医护人员、设备情境四要素,建立交互设计模型,并以此为原型引导后续设计,从多通道感官入手,提炼治疗过程中的人机交互方式;再以简洁易操作为原则,设计手势交互过程和内容;并考虑治疗空间氛围和患者情感表现,确定界面色彩;最后落脚于PTSD的治疗过程,制定出治疗交互流程。结论通过研究治疗PTSD的VR设备的交互设计,提高患者治疗体验,相对于传统的PTSD治疗方法,有效的VR应用治疗和人机交互能大大提高治疗效果,对医学界研究治疗PTSD的方法具有一定参考价值。     

Supporting conceptual design with multiple VR based interfaces

Conventional computer aided design (CAD) systems have not provided enough support for conceptual design partly due to the lack of natural and intuitive human-computer interaction. Currently emerging virtual reality (VR) based techniques offer new ways to overcome these obstacles. In this paper, new CAD user interfaces including two-handed operation, haptic interaction, stereoscopic display and auditory feedback are investigated. The contribution of this work is to develop a new direct, natural and intuitive interaction paradigm required to support conceptual design. This paradigm enables designers to take fuller advantage of their visual, auditory and tactile sensorial channels to create, view, touch, hold, manipulate and listen to computer-generated virtual models. This is done more easily and freely in a more realistic three-dimensional (3D) environment through convenient interface device operation. A new conceptual design system called the LUCID system that fully integrates and implements these VR-based innovative interfaces into one design application is presented. As an approach to the next generation of human-computer interfaces for use in the design activity, the LUCID system has shown particular human computer interface benefits to designers during conceptual design based on the outcome from the user evaluation test.     

Supporting conceptual design with multiple VR based interfaces

Conventional computer aided design (CAD) systems have not provided enough support for conceptual design partly due to the lack of natural and intuitive human–computer interaction. Currently emerging virtual reality (VR) based techniques offer new ways to overcome these obstacles. In this paper, new CAD user interfaces including two-handed operation, haptic interaction, stereoscopic display and auditory feedback are investigated. The contribution of this work is to develop a new direct, natural and intuitive interaction paradigm required to support conceptual design. This paradigm enables designers to take fuller advantage of their visual, auditory and tactile sensorial channels to create, view, touch, hold, manipulate and listen to computer-generated virtual models. This is done more easily and freely in a more realistic three-dimensional (3D) environment through convenient interface device operation. A new conceptual design system called the LUCID system that fully integrates and implements these VR-based innovative interfaces into one design application is presented. As an approach to the next generation of human–computer interfaces for use in the design activity, the LUCID system has shown particular human computer interface benefits to designers during conceptual design based on the outcome from the user evaluation test.     

An Internet-enabled image- and model-based virtual machining system

Virtual reality (VR) can be described as a four-dimensional (4-D) simulation of the real world, including the 3-D geometry space, 1-D time and the immersive or semi-immersive interaction interface. VR applications in mechanical-related research areas are becoming popular, e.g. virtual layout design, virtual prototyping, Internet-based virtual manufacturing, etc. However, research in VR applications is facing conflicting requirements for high rendering quality and near real-time interactivity. This paper represents an Internet-based virtual machining system that builds an integrated VR scene, which combines images and models, to overcome the above conflicts. This research is divided into three parts: first, image mosaics techniques are used to implement an Internet-based virtual workshop, which is an image-based virtual scene. The method of obtaining original sequential images, the principle of image mosaics to realize automatic seamless stitching, and projection transformation matrices to reconstruct a closed inward-facing space are presented. Secondly, a model-based virtual milling machine has been constructed with three detailed approaches: a category-based dynamic graph structure to support collision detection, a relation-oriented collision detection method to improve the efficiency of collision detection, and a dynamic modelling method to model a dynamic workpiece object. Finally, an Internet-based virtual milling system, which is the integration of the image-based virtual workshop and the model-based virtual CNC machine, is constructed using the reposition method to achieve visual consistency of the virtual objects and images. This system, which includes an integrated scene, combines the advantages of image-based VR and model-based VR. Consequently, this system has both high rendering quality and good real-time interactivity.     

虚拟现实眼动系统在环境交互设计中的研究

目的 通过虚拟现实强大的渲染和逼真的交互功能并利用虚拟现实眼动系统对环境交互设计进行研究。方法 在虚拟现实环境交互实验中应用眼动追踪技术提供的轨迹图和热点图进行数据分析,创新性地获得环境交互中的高精度感知信息。通过“环境—感知—交互”模式,长时段和全覆盖的大数据导入以及对精确空间信息和即时性感受的实时记录,实现以多元用户为中心的对环境维度和感知维度的设计研究。结论 新技术不仅为研究提供了更直观的表达和更客观的分析,而且推动了现有研究范式的革新。虚拟现实眼动研究使设计能够整体考虑到实际建成环境中的多个变量及其交互效应,实现从设计建成后的观察转变为设计过程中的预判和修正,从而强化对于设计实践进行指导的针对性和前置性。     

产品虚拟展示环境设计技术

分析了当今技术发展对产品展示环境设计的影响,提出了以虚拟信息模型为核心的互动式环境模型.在分析了基于Internet的虚拟现实技术的基础上,特别研究了实现网上互动展示环境设计的相关技术,最后给出了基于VR技术的产品展示设计模型,并给出了应用的实例.     

基于设计师行为模型的设计策略仿真研究

目的以配色设计为对象,对采取不同设计策略所得到的迭代设计方案开展研究,探索设计师通过团队协作优化设计方案的内部机制。方法构建设计师的行为模型,以此行为模型为基础基于CorelDraw平台的二次开发,编写设计师仿真系统,基于概率特征模拟设计师的原创、修改、交叉遗传等设计行为;以中国传统的京绣纹样作为设计对象,利用仿真系统模拟设计师工作生成配色设计方案。系统通过外部评价者对设计方案进行打分评价,基于不同的设计策略循环迭代直至得出满意解。结果开发了设计师模拟仿真系统,并基于仿真实验数据,分析各种策略下的迭代方案的统计特征。结论在原创、修改、交叉遗传3种设计策略下的方案经多次迭代,不同策略下生成的方案评分趋势呈现出明显的差异,对团队创新的管理模式提出了建议。