虛擬樣機
虛擬樣機
虛擬樣機技術是上世紀80年代逐漸興起、基於計算機技術的一個新概念。從國內外對虛擬樣機技術 (Virtual Prototyping, VP)的研究可以看出，虛擬樣機技術的概念還處於發展的階段，在不同應用領域中存在不同定義。
有關概念的建設性意見
虛擬樣機 書籍
（2）虛擬樣機設計，是指利用虛擬樣機代替物理樣機來對其候選設計的各種特性進行測試和評價。
（3）虛擬樣機設計環境，是模型、模擬和模擬者的一個集合，它主要用於引導產品從思想到樣機的設計，強調子系統的優化與組合，而不是實際的硬體系統。
（1）虛擬樣機技術是將CAD建模技術、計算機支持的協同工作(CSCW)技術、用戶界面設計、基於知識的推理技術、設計過程管理和文檔化技術、虛擬現實技術集成起來，形成一個基於計算機、桌面化的分散式環境以支持產品設計過程中的并行工程方法；
（2）虛擬樣機的概念與集成化產品和加工過程開發 (Integrated Product and Process Development,簡稱IPPD)是分不開的。IPPD是一個管理過程，這個過程將產品概念開發到生產支持的所有活動集成在一起，對產品及其製造和支持過程進行優化，以滿足性能和費用目標。IPPD的核心是虛擬樣機，而虛擬樣機技術必須依賴IPPD才能實現；
（3）虛擬樣機技術就是在建立第一台物理樣機之前，設計師利用計算機技術建立機械系統的數學模型，進行模擬分析並從圖形方式顯示該系統在真實工程條件下的各種特性，從而修改並得到最優設計方案的技術；
（4）虛擬樣機是一種計算機模型，它能夠反映實際產品的特性，包括外觀、空間關係以及運動學和動力學特性。藉助於這項技術，設計師可以在計算機上建立機械系統模型，伴之以三維可視化處理，模擬在真實環境下系統的運動和動力特性並根據模擬結果精簡和優化系統；
（5）虛擬樣機技術利用虛擬環境在可視化方面的優勢以及可互動式探索虛擬物體功能，對產品進行幾何、功能、製造等許多方面交互的建模與分析。它在CAD模型的基礎上，把虛擬技術與模擬方法相結合，為產品的研發提供了一個全新的設計方法。
建立可信的圖像是一個核心要求。目前，繪圖師和設計師都用不同的射線跟蹤包（沿物理樣機）去形成高真實的圖像或動畫電影。這些工具對於交流是非常有用的，他們也能描述必需的經驗上的碰撞。當你在牆上看到這些圖像時，你就會想象你正經歷著這個產品，或正在看它漂亮的圖片。這種預先渲染的技術限制了通常物理樣機所提供的探測和交互的種類。例如，你不能進入圖像的內部和感受到聚集在你周圍的場景。這種情況下，具有現實性的圖像並沒有充分的理由代替物理樣機。既然這樣，使用這種技術生成的虛擬樣機的應用的可信度就會大打折扣，因為它們限制了探測場景的比例和現場的沉浸感。當計算機可視化的價值得到工業界的普遍認可時，具有“沉浸感”的虛擬樣機還是被許多專家持懷疑和觀望態度。但當它呈現出高可信度的圖像和虛擬樣機時，這種懷疑的態度就會消失。虛擬樣機的展示，的確給觀察者一種與物理樣機同處一室的感覺，這時，觀察者就會認為他看到的虛擬樣機是真實的。
目前, 虛擬樣機已成為一個有效的工具，它已成為設計部門評估和交流設計的必要工具。大尺寸顯示格式的好處之一就是，允許人能模擬在屏幕中行走和與屏幕交流問題。在背面投影環境中，群體就很容易地參與進來。圖2顯示的是“Powerwall”演示，它是Panoram公司的正式評審場景, 這幅圖片是文檔、3D模型和2D圖像結合生成的一個虛擬樣機演播環境。
沉浸式的環境能形成各種大小和形狀，它需要使用不同的設備支持交互、跟蹤和立體觀察，也要用各種不同的通道、管道和主機配置的工作站來驅動。因此虛擬樣機必須靈活的支持各種變化。建立投影的最有效的一種方法就是利用立體眼鏡，這種方式的顯示有主動或被動兩種（主動就是你必須帶特殊的有電池的眼鏡，被動就是只要帶簡單的偏振眼鏡）。這兩種眼鏡都能使虛擬樣機呈現並圍繞在觀者的周圍。這種技術對於通過投影把樣機顯示在觀者的視野中是非常有效的。
虛擬樣機本身不僅提供所有的交流設計意圖所必須的可視化信息, 而且各種傳統的介質因素必須同虛擬樣機一起被顯示。層信息、點陣圖和其它沉浸式顯示的因素都能使評估人員建立合理的對產品的設計印象包括產品規格、標題、列舉、註解及其它的信息，有圖表，曲線圖和各種表格。大尺寸顯示環境能對不同層次的討論變得更有利，更適用，也在設計過程中起到一個普遍的作用。
為了提供真實、有效、自然的界面，使人機界面簡化，須排除技術上的限制和處理大量的顯示配置。另外一個目標就是這個界面對廣大用戶來說是易學易用的（特別是對從事技術的設計師），而且能快速的完成作圖。一般來說，能簡單的選擇目標並看到它, 這種界面可以在自然感官上增加娛樂性。
在建模和模擬領域比較通用的關於虛擬樣機的概念是美國國防部建模和模擬辦公室（DMSO）的定義。DMSO 將虛擬樣機定義為對一個與物理原型具有功能相似性的系統或者子系統模型進行的基於計算機的模擬；而虛擬樣機技術則是使用虛擬樣機來代替物理樣機，對候選設計方案的某一方面的特性進行模擬測試和評估的過程。
