三维虚拟现实技术是如何突破传统

三维实时虚拟现实的出现改变了传统的汽车开发方式，人们不仅可以摒弃物理模型的建立从而节省大量成本和时间，还可以更加直观地对设计理念进行验证和调整。这种技术不仅用于产品的开发，还被应用到工厂及生产线的设计，使产品开发和生产规划紧密连接在一起。

在过去的十年中，计算机及软件技术的发展已经将数字化工厂规划、仿真以及同步工程等在以前看似不可能实现的做法转变成现实。虽然就目前来看，包含各种功能的软件也的确使数据的一致性更具挑战性，但是一些汽车制造商已经普遍采用了一些独立工具，在车辆真正投产之前进行产品的优化和评估。

此外，数字工厂规划也将产品开发和生产紧密联系起来，这种发展从根本上说来源于汽车制造商对经济效益的诉求。从目前汽车市场竞争环境来看，制造商要想立于不败之地，必须要快速做出反应。数字工具可以帮助他们将市场推广的时间大幅提前，同时提高生产效益，使产量在最短时间内达到最大化。

三维图像生成技术

三维立体实时虚拟模型技术的出现为产品设计人员、市场及销售人员提供了一种全新、直观、动态的方式去交流想法以及展现解决方案。采用三维模型，用户可以在产品设计开发阶段通过形象化的实时仿真来展示设计理念，进而决定下一步的设计。

“通过三维可视化解决方案可以帮助设计工程师缩短建模时间、降低建模成本以及减少建模错误。”全球领先的实时仿真技术和服务的领导者RTT公司亚太区总裁Ricardo Fuchs日前在公司新产品发布会上表示。“此外还可以帮助客户进行虚拟的市场营销，也就是借助虚拟现实技术帮助客户更快、更好地进入市场，更好地描述他们的产品，建立产品形象，建立更加互动的网站、创造更好的影像资料，来帮助用户更好地营销他们的产品。”

三维立体实时虚拟模型建立的关键是其将各种数据和信息都整合到这个模型中，用户可以根据自己的需求在整个流程中同步使用这些数据。Fuchs表示，“整个过程包括汽车的设计、造型、人机交互界面、人体工程学，以及汽车维护销售，可以看到总的模型涵盖了产品整个生命周期，涉及到了方方面面的环节，可以帮助客户更好地提升他们的产品或者是整个品牌的价值。”

一旦建立了三维模型，确定了产品设计材质和颜色之后，用户就可以进行市场营销了，同时可以建立产品的图像资料库，包括动态、静态的图像，还包括网站设计，以及视频资料等。“我们还为汽车厂商销售点开发定制的销售工具，”Fuchs说。“比如说我们给法拉利提供了一个车辆现场配制的解决方案，这主要是在4S店、展厅里面提供给客户，让他可以更加互动地来定制或者个性化他的汽车，这样一来也是进一步加强客户和产品之间的联系。”

与传统物理模型相比，虚拟三维模型毫无疑问可以节省大量成本。“举汽车头灯为例，不要看头灯看似简单，但实际上整个过程如果把模具等制造费用都算进去的话，有可能要达到40万欧元之多，通过三维实时虚拟工具可以缩短整个建模时间，降低整个建模成本。”

真实与虚拟的交互

三维实时虚拟模型技术的最大特点就是可以将现实与虚拟结合起来，实现互动。RTT最新发布的三维实时虚拟软件产品RTT DeltaGen 9.1就可以将真实的物体、虚拟物体以及多媒体内容放在一起，这主要通过该产品中的RealView模块来实现。RealView能实时跟踪连接三维模型，在现实增强AR（Augmented Reality）世界里，设计模型是可测试、可比较的，在真实的物理环境中是可被修改的。

RTT提供的解决方案可以将虚拟建模出来的东西放在真实的场景中进行观察，也可以将真实的材质放在虚拟的模型里面，看看实际的效果。不仅如此，RTT公司的DeltaTex软件还可以将真实材料转变为虚拟数据。该产品开创了新数字材料实时设计的先河，可以将现实中的纺织品或皮革等材料转移到虚拟样机，极大方便了设计人员对汽车内饰的配色设计。

事实上，利用数字化工具生成三维虚拟模型对于一些国际汽车制造商来说已经不是新鲜事了——福特汽车公司早已将三维实时虚拟模型技术应用到产品开发方面。福特密歇根州迪尔伯恩市的福特产品开发中心有一个称为iVR（Immersive Virtual Review，沉浸式虚拟评估）的实验室，开发人员在这里已经完全采用三维虚拟模型来替代物理模型进行汽车内饰的开发。

福特2009款Flex车型是最后一个制作了物理模型的车型，主要用于车型验证。自该车型后，该实验室就没有制作过物理模型。而这款车型的其他一些评估都借助了福特iVR实验室的一些数字化工具，如CAVE（Cave Automated Virtual Environment，洞穴虚拟现实环境）系统。该系统采用高级运动追踪设备和计算机软件生成1：1全尺寸比例的虚拟车辆内饰及外饰图像。产品开发人员可以通过CAVE生成的虚拟图像来确定Flex车型导航屏幕和中控台的最佳位置。

CAVE评估可以让设计人员在产品开发过程中真正体验到一些人体工程学的设计效果。“设计人员可以直观地发现哪些设计理念没有真正体现其根本的意图，他们可以了解到问题所在，然后进行相应的修改和调整。”福特Flex车型工程师Eero Laansoo表示。

在该实验室里的Open Volume试验站，工程师在戴上一个特殊的头部装置和手套后就可以完全“沉浸”在一个计算机生成的虚拟环境中。“你可以站起来，绕着车型走，还可以看一看行李箱内部或打开发动机盖等。”福特工艺数字构造机械师及虚拟现实技术工程师Daniel Orr表示。

该实验室内的PVM可编程汽车模型（Programmable Vehicle Model）是一台可操控的物理设备；它可以全尺寸地模拟任何一款汽车，这样设计人员在戴上相关装置后就可以验证一些人机界面的设计效果，还可以验证汽车的盲区等。事实上，这项动作捕捉软件技术已经在视频游戏和电影行业得到了广泛的应用，而福特是第一个利用该技术来辅助汽车设计的汽车制造商。

虚拟现实技术可以可以将真实的材质放在虚拟的模型里面，看看实际的效果。
通过RTT公司的DeltaTex软件还可以将真实材料转变为虚拟数据。

福特CAVE系统采用运动跟踪技术和计算机软件来生成虚拟汽车内饰和外形，
而设计师可以通过特殊装置进行观察，对设计进行实时验证。

“得益于我们采用的这些数字工具，我们大大缩短了产品推向市场的时间。”福特集团全球产品开发副总裁Derrick Kuzak表示。“继续采用这些工具帮助公司开发消费者需要的高品质产品将是福特在未来前进道路上取得成功的关键。”

随着网络及通讯技术的发展，用户获取和传递信息的方式也发生了很大的改变，他们希望更够随时随地通过移动设备的浏览器获得信息。RTT公司此次一同推出的RTT PowerHouse和RTT PictureBook 5.0可以使用户更加简单地管理视觉资产，允许他们通过网络浏览器实时访问生成的三维模型。

“实际上我们比较看重三个方面：质量、流程以及易用性。在质量方面，我们还要进一步提升产品的精准度，特别是在现在计算能力还存在一定瓶颈的情况下，怎样能够进一步提升计算的精度。对于流程而言，我们要进一步强调流程自动化和它的整合性。”RTT创始人Christoph Karrasch在谈到三维实时虚拟现实技术未来发展趋势时表示。“在应用性方面，我们要做到让任何终端设备在任何地方都可以更加便捷的获得这些数据。”

目前，通过RTT PowerHouse，用户已经可以在任何地方，采用任何终端都可以访问三维模型服务器来获取图像数据。这种技术带来的好处除了满足用户易用性需求外，还让他们摆脱了采用高端昂贵的硬件才能进行三维可视化资产渲染。

“RTT产品一开始就着眼于在标准的电脑上面运行，当然这台电脑需要有比较好的图形适配器，如果是要求高精度的图形表现力的话；另外对计算能力也有一定的要求，但是现在的普通电脑完全能胜任这种工作。如果要求还要再高的话，实际上可以让多台电脑协同工作，或者采用多个图形卡让它们并行工作。”Karrasch表示。

三维虚拟技术的发展引起越来越多汽车制造商的关注。软件供应商也开始将目光瞄向那些中小型企业。虚拟现实生成系统的价格也逐渐降低，让更多用户可以摒弃制造物理模型的传统产品开发方式。有些软件供应商向预算低的客户提供简化系统，让设计人员同样可以采用他们的CAD数据来生成三维虚拟模型，而且硬件要求也不高。此外，有的公司还采用模块化销售方式，比如RTT公司可以根据用户的需求定制具体的模块，比如DeltaxTex就是一个独立的应用解决方案。

不过从长期看，虚拟软件的应用对企业来说具有可观的成本效益。它不仅可以帮助企业从摒弃传统物理模型中节省大量成本，还可以将产品数据融入到其他企业管理软件中，帮助企业实现数字化管理。“RTT的目标客户主要集中在企业客户，这些企业客户在采用了我们的应用方案，并对相关投资回报率进行评估后会发现，在大多数情况下，他们可以在不到六个月的时间里收回相应投入，”Karrasch表示。