摘 要

Abstract Ⅱ

1 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的意义 1

1.3 课题研究的内容 2

2 虚拟展示技术的发展现状及汽车说明书需求分析 4

2.1 虚拟展示技术的发展 4

2.2 虚拟展示与传统展示的对比 4

2.3 汽车说明书需求分析 7

3 汽车3D虚拟说明书软件系统的设计 9

3.1 虚拟说明书系统设计分析 9

3.2 虚拟说明书系统方案设计 13

4 汽车3D虚拟说明书软件系统的构建 20

4.1 虚拟说明书软件的开发流程 20

4.2 虚拟说明书相关实现软件与技术 20

4.3 汽车3D虚拟说明书的软件开发 21

5 结论与展望 31

5.1 结论 31

5.2 展望 32

致 谢 34

参考文献 35

摘 要

现如今虚拟现实技术发展突飞猛进，虚拟现实技术所具备的便捷、逼真、交互、经济和可复用性强的特性,正是其被工业研发、教育培训领域和科学研究所采用的原因。凭借这些优点，虚拟现实技术被广泛应用诸如虚拟制造、虚拟驾驶、虚拟医学、虚拟装配等研究领域，尤其是在虚拟展示设计方面。

本文基于现如今流行的虚拟展示系统，分析其与旧的传统展示方式上的优缺点，选择虚拟环境的多源、多维、多模态、异构信息的统一表示方法，精确地描述场景中对象之间的各种相互关系与相互作用，并将参数化数学/物理模型、实测数据处理和参数反演等多项技术进行有机地结合，提出高效的汽车说明书信息模型构建方法，有效地提高虚拟环境的精确和准确性，为汽车使用者带来便利，并为汽车厂商提供了一种新的汽车说明书示例。

本文所研究的新型的汽车说明书借用虚拟展示系统来构架了一种新的数字化的汽车说明书。以更加智能化的方式为汽车使用者讲解和演示汽车的相应功能，让使用者能更快的了解如何使用汽车有关功能。大幅度节省了使用者花费在阅读繁重复杂的纸质汽车使用说明书上的时间和精力。

本文的特色在于:运用3Dsmax软件建立所需汽车模型，然后借用制作好的模型进行演示动画的制作，最后借以Android Studio软件开发平台开发相应的应用程序，用于汽车使用说明的讲解和互动。

关键词：虚拟展示设计；汽车说明书；软件开发

Abstract

Nowadays, the development of virtual reality technology is advancing by leaps and bounds. The features of virtual reality technology, such as convenience, fidelity, interaction, economy, and reusability, are the reasons why it has been used in industrial Ramp;D, education, training, and scientific research. With these advantages, virtual reality technology is widely used in research fields such as virtual manufacturing, virtual driving, virtual medicine, and virtual assembly, especially in virtual display design.

The new vehicle specification studied in this paper borrows a virtual display system to structure a new digital car specification. In a more intelligent way, car users can explain and demonstrate the corresponding functions of the car, so that users can quickly understand how to use car-related functions. Significant savings have been made in the time and effort that users spend on reading the complicated paper car manuals.

The characteristics of this article are: use 3Dsmax software to build the required car model, then use the produced model to make the demonstration animation, and finally use the Android Studio software development platform to develop the corresponding application program for the explanation and interaction of the car use instructions.

Key words: Virtual display design; vehicle specification; software development

1 绪论

1.1 课题研究的背景

随着现代社会信息化程度越来越高、人们越来越看重体验经济这一新兴经济模式，自然产品的服务和产品的体验这两项的需求就越来越高。这两项也成为了从传统制造业和新兴互联网行业的各个企业向要赢得用户市场的关键所在。在信息化时代下，产品的展示作为人们了解商品信息的一种重要方式，传统的商品展示形式对于要求逐渐变高的人们来说，远远满足不了人们对于产品信息获取和交互体验的需求。至此许多行业都渐渐意识到了新型的展示技术对他们而言既是挑战也是机会。

展会、门店橱窗等形式的实物展示以及图片、视频为主的多媒体展示是两种传统的产品展示的主要方式。其中实物展示对于用户而言是能最为直观的了解商品信息的方法。但实物展示却有着效率低下的特点，究其原因是其会被场地、资金人力物力等因素所制约，这违背了市场规律，所以实物展示脱离了市场；另一种传统展示方式——多媒体展示则由于展示效果单一，提供给用户的交互空间少使得这种展示方式用户体验差。新兴的展示技术则为虚拟现实技术在展示行业上的最新应用——虚拟展示技术，该技术所衍生出来的将计算机技术与艺术学融为一体的全新的展示方式。与传统的实物展示，新兴的虚拟展示技术则有着低维护成本、高的展示效率以及能跨距离进行展示的优势，而与以图片、视频为主的多媒体展示方式对比，则虚拟展示则可以为用户提供多媒体展示所已有的用户体验外，还能有较强的代入感和沉浸感。用户通过虚拟展示不仅可以全面获取产品的信息，还可以与产品进行交互从而为用户提供较好的用户体验。

虚拟现实技术是现如今计算机领域中的热门技术之一，该技术在各行各业中的应用都能为该行业带来翻天覆地的改变。近年来，虚拟现实技术发展不断地成熟、能支持和提供开发的软件平台相继推出，为人们提供了更加便捷的途径去学习和认知这一门新兴技术，并为其发展提供自己的一份力，不断推动着虚拟现实技术，让该技术渐渐地平民化，通用化。

1.2 课题研究的意义

在虚拟现实技术与展示设计结合下所诞生出的虚拟展示设计，现如今已经成为一门十分热门的新兴学科。利用虚拟现实技术所做的展示设计与传统的展示方式相对比，虚拟展示的方式发生了改变，无论是展示的载体和与用户的交互形式上都有了不小的改变，影响展示效果的因素也随之发生了变化。以往的虚拟展示设计所关注的大多为虚拟现实技术如何能更好的融入展示设计这一行业中，其关注的大部分问题都是技术层面的兼容性以及数据的优化表达，缺乏全面、系统的研究。但对于与用户进行交互和用户的直接体验这几个方面却考虑很少。说到底展示设计的最根本的要点是用户，只有抓住了用户，满足了用户的需求，虚拟展示系统的价值才能得到有效体现。在数字化快速发展的时代，设备更新，越来越多原来不可能做到的事，现如今都可以去办到，故而用户对与展示系统的展示效果的要求也变得越来越苛刻，对展示设计的交互方式也越来越严格，对其显示的真实性和能给用户带来的沉浸感的要求也越来越高。设计师在设计虚拟展示系统时，用户需要怎样的展示效果、更好的用户体验该由怎样的交互设计带给用户等等一系列问题将会成为提升虚拟展示效果的关键。

以往大型的展会、博览会等形式是企业及商家将自己的产品展示给用户的主要途径，并利用文字图片、视频等形式进行推广宣传，但这类的传统展示方式将会受到诸多因素的限制，诸如时间、空间、人力财力等。在现如今这种传统展示方式是行不通的，其效率过低，要产生相应的效果所付出的代价太大，而虚拟展示的方式则没有这种问题，该展示方式可以以低成本的形式为用户提供较好的产品展示或者说提供更好的展示效果，而这在现如今激烈的市场竞争中对企业来说是十分有利的，用户通过利用虚拟展示技术搭建的展示平台全面了解产品的信息。

1.3 课题研究的内容

本节旨在介绍新的虚拟展示技术与传统的展示技术的对比，阐述虚拟展示技术相对于传统展示技术的优势所在，同样的虚拟展示技术引入汽车使用说明书中也同样适用。在当下，很少人在购买汽车后会去详细了解汽车的使用说明，故而就会在各种情况下不会操作汽车的相关功能而为驾驶带来不便甚至说可能带来危险。而汽车3D虚拟说明书从设计角度借助了虚拟展示技术的优势所在，针对用户的使用状态进行了分析和研究，并对虚拟说明书软件系统进行设计。在系统开发方面，运用3ds Max进行建模和演示动画制作，用Android Studio安卓开发平台进行系统编程。本分主要内容分为五章，如图1.1所示。

图1.1 文章内容划分

第一章主要介绍了论文的研究背景、研究现状、研究的目的意义以及论文的思路主题、内容和研究方法等。本文简要介绍了虚拟现实技术在展示设计中的应用现状，并设想其在汽车使用说明书上扩展运用的可能性。

第二章则对虚拟展示技术的发展现状进行了概述，在介绍了虚拟展示技术的发展历史之后，将虚拟展示技术与传统展示技术进行了对比，总结归纳出其所具备的优点和优势，分析了用户对于汽车说明书的需求并用于指导后续的方案设计。

第三章对上一章节中提出的设计方法和理念进行总结分析，然后进行汽车3D虚拟说明书软件的方案设计。通过查阅汽车的用户使用说明书，并将相应内容分类总结，并进行相应的扩充；分析用户使用时的情景来优化产品的用户体验，使得虚拟说明书能更好的为用户带来便利，并以此进行方案设计。

第四章为对汽车3D虚拟说明书的实现，通过介绍相应的模型构建、动画制作以及软件平台的搭建来说明系统的开发流程。

第五章对研究内容进行了归纳总结和展望，发现了方案设计方面中的不足之处，并提出了一些可行的未来发展趋势。

2 虚拟现实技术的发展现状及汽车说明书需求分析

2.1 虚拟现实技术的发展现状

虚拟现实技术发展可以分为：出现有声形的动态模拟这一初步具备虚拟现实思想的装置（1963年以前）；虚拟现实思想萌芽（1963 -1972）；虚拟现实概念的产生和理论初步形成（1973 -1989）；虚拟现实理论进一步的完善和应用（1990 -2004）这大致四个阶段。

1962年Morton Heilig研制成功了第一个具有虚拟现实思想的装置——具有多种感官刺激的立体电影设备。该设备为一个人使用的立体电影装置，该装置的功能同现如今的4D电影一样具有立体声、3D视角以及能根据显示的情景产生不同气味的功能。正因为是电影装置观众只能观看和感受，并不是一种全新的显示设备，也不具备能改变所看到的和所感受到的环境，即没有相应的交互操作功能。

我们今天称为虚拟现实概念的经典描述，则是由计算机图形学的奠基者Ivan—Sutherland于1965年发表了“The Ultimate Display”论文中提出了一种全新的图形显示技术所发展而来的。

在世界各国虚拟现实技术的发展都十分的迅速，从英国开发的一套通过头盔显示器和数据手套可以实现室内漫游，并可以定制和添加室内物品的沉浸式虚拟现实系统，到日本所致力研究的大规模VR知识库的建立，各个国家或地区都作出了巨大的贡献，无论是虚拟现实在空间领域的应用，还是虚拟现实技术游戏方面的应用，还是研究用户使用系统时的体验感受，这都为虚拟现实技术在人类生活的各个方面的应用打下了良好的基础

国内有关虚拟现实技术的研究起步较晚，但最近也跟上了世界顶尖的研究浪潮，从西安交通大学提出的一种新型的JPEG的标准解码方案，到江南大学提出的利用多通道立体环幕投影显示系统对艺术环境、工业产品虚拟展示，再到2010年12月北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室验收通过为我国发展虚拟现实技术的发展提供了许多保障。所获得的成果也十分的巨大，无论是虚拟展示技术中的立体显示技术，还是虚拟现实中建模理论与方法、增强现实与人机交互机制以及分布式虚拟现实方法与技术还是虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法都将我国有关虚拟现实技术的研究提拉上了世界水平。

2.2 虚拟展示与传统展示的对比

2.2.1 旧的展示模式的不足及其缺点

展示设计（Display Design）是人们信息交流和传递的媒介，在一定的空间内，借艺术学设计语言，对展示空间与环境进行分割和重组。通过营造特殊的展览氛围，解读主题和商品，进行信息的有效传递。从空间大小上可以分为博览会、博物馆、规划馆等大型展览；商场、卖场、临时庆典会场等中型展览，橱窗及展示柜台等小型展览。

1851年，在英国伦敦的第一届世界工业博览会是第一届真正意义上的世界博览会，参观人次多达620万，展出超过13,000种展品，其中包括很多影响世界的产品，比如蒸汽机等。这次展会不仅给英国带来了巨大的经济效益，开拓了人们的视野。类似如博物馆展览的真实文物虽然可以将其承载的历史和回忆呈现给观众，但会对文物产生一定的损伤，而展示相应真品的复制件虽可以避免上述问题，但其展示对观众来说总归还是有点欠缺，所以需要一个在展示文物复制品的同时借由高科技技术来将其承载的历史文化信息传达给观众。而传统展示方式一般有维平面表达、三维实物表达、三维数字化模型表达这大致三种方式，前两种方式都是通过电视、报纸、海报、展览会等形式向人们展示其性能以及外观，不管是采用任何形式，都受时间和空间的限制，它们是在一个特定的时间和空间的条件下，在相同的空间，同时获得的信息量总是受有限的环境制约，除了三种中的后一种具有较好的展示效果外，前两种制作费时、表现简单、难以体现材质、存在一定的空间局限性等问题。

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