虛擬現實技術交互方式的設計與創新

石愛琳

摘要 虛擬現實技術在軍事、醫療、教育、娛樂設計等領域都有運用。在科學技術的發展的過程中，虛擬現實（VR）、人工智能（AI）這些東西逐漸開始影響現代人的娛樂方式和生活方式，并且推動了新傳媒業的發展，虛擬現實化是一種潛在的新型媒體形式，在用戶體驗到媒介形態之間，自從虛擬現實與新媒體結合，全部都發生了變革。

關鍵詞 虛擬現實；游戲交互；動作捕捉

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-0360（2018）01-0006-02

1虛擬現實的概念和領域

我們平常可能會在商場等場所留意到，有的人頭上戴著厚厚的裝備，明明看不到外界，卻還仿佛身臨其境地做出一些動作。顯然，黑盒子里肯定能夠給戴著它的人一種置身某種環境的感覺，并且一定是富有強烈的立體感的。這種隨著電子信息技術的發展而誕生出來的，通過人眼觀察而給人帶來特殊感受的技術即虛擬現實（Virtual Reality），英語簡稱為VR。研究和開發VR，與圖像的生成、渲染和識別等有關的圖像處理的手段技術支持的核心，除此之外，營造虛擬現實空間還需要包括立體聲的制造在內的其他光影技術的同步跟進。

1.1虛擬現實技術的特點

“虛擬現實”的名稱來源包括兩層含義，第一層是虛擬，即人眼所識別，人腦所感受的環境是脫離現實的。第二層含義是“現實”，即強調這種通過圖像渲染等技術給人帶來的感受會讓體驗者仿佛身處一個立體的“現實”空間。主要特點就是利用計算機圖形技術創造的人為的三維空間環境，在這種虛擬環境里面模擬一種新的體驗感（如模擬駕駛、模擬醫療用具、模擬飛行等），虛擬現實系統存在交互性interactiv和感知存在性imaginative和藝術性。

1.2虛擬現實技術應用的領域

虛擬現實在軍事、醫療、教育、娛樂設計等都有運用，其中在設計行業的運用很廣泛，特別是新媒體設計專業。在科學技術的發展的過程中，虛擬現實技術、人工智能這些東西逐漸開始影響現代人的娛樂方式和生活方式，并且推動了新傳媒業的發展，虛擬現實是一種潛在的新型媒體形式，在用戶體驗到媒介形態之間，自從虛擬現實與新媒體的結合，使之全部都發生了變革。

2虛擬現實技術的交互設計方式

2.1在游戲業的交互設計

由上述的介紹可知虛擬現實是一種新型模擬“體驗”。也可以說，它就是把人置身于一個計算機圖形技術創造的人為的三維空間環境的技術，這種技術可以運用于新媒體藝術的游戲行業，并且在游戲里面實現更加創意的交互方式。

互聯網時代，計算機和信息技術的發展速度已經超乎我們的預期，圖像處理技術的不斷革新也給虛擬現實技術的發展打下了堅實的基礎，使得貼近現實的虛擬場景能夠很容易的運用光影成像技術來實現。人們在體驗VR的時候，圖像的立體感加上各種硬件設施的動作配合，使得人們很容易分不清“虛擬”和“現實”世界，這從側面也說明當下的虛擬現實技術已經發展的十分成熟。

虛擬現實的實現過程中很重要的一個步驟就是虛擬環境的搭建，而搭建虛擬環境的關鍵在于成像。通常情況下屏幕上展示的環境以戶外和室內兩類為主，包括草原、山地、餐廳和教室等。在這些環境中，簡單的虛擬現實只是讓人們仿佛置身其中，更高端的虛擬現實技術還會在場景中創造可以和體驗者交互的虛擬實體，這樣的“現實”則更加逼真。

1）游戲具有的體感交互技術。在游戲里面，除了游戲機制和游戲性之外，還有游戲交互環節，交互環節是可以和VR緊緊相連的，比如虛擬交互平臺下的VR體感賽車游戲，在佩戴好設備后，通過控制器、遙控器、手柄控制器等輸入操作下控制賽車的運行，并且與傳統游戲廳的賽車游戲有一種直觀的區別，傳統游戲廳的賽車游戲缺少沉浸感，人與車是不同次元的存在，但是VR平臺的賽車游戲會給你一個專屬的“空間”，就好比你自己真實的買了一輛車，并且開始行駛，即使是一種真實模擬，卻極大地滿足了玩家的感官體驗，包括下坡的下墜感也是非常的擬真了。所以，虛擬現實給體驗者帶來的參與感和環境融入感是十分強烈的，人們不再需要眾多的硬件輸入設備來控制化身游戲中的“自己”，而是自己本身就處于眼前的環境中，用戶想做出的動作和反應能夠迅速發生，并且相當直接，這也是虛擬現實技術的核心造詣之一。

2）動作捕捉技術。動作捕捉技術看似復雜，其實技術已經接近完善，其方法有多種，例如使用很多的攝像頭來捕捉玩家的動態從而實行游戲任務，在捕捉設備系統和計算機融合之后，通過對攝像頭的圖形進行二次處理和骨骼追蹤，然后控制設置好的節點，和玩家的動作同步，打到追蹤效果，進而完成動作捕捉。

3）計算機中進行交互。高端的虛擬現實中，體驗者可以與環境中的虛擬實體交互。當可交互的虛擬實體種類很多時，為了輔助人們的交互和操作過程，有時需要額外的外設。這些輔助設備可能是植入各種聲光傳感器的生活常見的物體，包括話筒、拳套，也可能是專門為虛擬現實技術而設計的裝置人們拿著這些帶有傳感器的輸入設備，可以把想進行的動作成功地在虛擬的環境中實現。

2.2與藝術的交互結合

在VR行業興起之后，除去商業鏈的運用，在藝術界也逐漸嶄露頭角，世界各地各種各樣的VR藝術館逐漸興起。技術只有被運用才能體現出其價值，這對于VR也是一樣的。將VR運用到藝術中是一種很合理、很自然的現象。一方面，利用VR技術，人們可以足不出戶地去參觀各種博物館和展覽館。另一方面，新技術的演進會帶來新藝術的生成，甚至可以說VR本身就是一種新型藝術形式，這種最新的藝術形式可以讓欣賞者在體驗藝術的過程中有一種置身“虛擬環境”的錯覺，這是以往的任何詩歌、電影等藝術形式所無法企及的境界。

3虛擬現實技術的創新設計案例

近年來，利用虛擬現實技術發行的產品越來越多，很多公司所發布的設備都緊跟著時代技術。

VR可以營造出十分逼真的自然場景。曾有英國工作室設計了一款基于Oculus Rift VR helmet的名為In the Eyes of the Animal的虛擬現實環境。這款helmet在造型上就夠獨特，采用模仿了自然生物形態的機殼外形，帶上它的人仿佛就是大自然中的一只小動物。將VR與自然的結合亦是一種創新，讓體驗者感受動物的視覺、聽覺、嗅覺也是一種藝術的再現，這是一種藝術的裝置，從界面設計到三維空間環境都是一種個人派畫風主義，虛擬現實讓我們與自然生物感同身受，感受自然界小生物的魅力。《In the Eyes of the Animal》的取景是真實的環境，大部分圖像和視頻的采集來源是格里澤戴爾森林。以森林為主，打造自然界題材的VR環境是英國林業委員會的注意。通過VR技術再現森林的原始環境，人們能夠更加方便、更加安全的親近自然，感受環境中動物們的生存狀態，了解這些動物的行為方式和與人類的關系，更希望人們能夠在體驗之后懂得保護自然環境的重要性。其后，這家工作室便使用各種影像采集設備，比如高精度的激光雷達來全方位、多角度的采集森林的各種環境指標。工作人員會使用掃描儀將地表以及地上一定高度的環境整個記錄下來，后期再利用計算機成像技術渲染成三維立體的動畫。工作人員還充分發揮自己的主觀能動性，在自己搭建的森林場景中加入其他來源的一些生物，這樣彌補了森林中一些地方可視物種較少的缺陷，也能提升趣味性。

工作人員先通過圖形化編程軟件VVVV來制作可視化引擎，這樣，營造虛擬現實環境所必須和圖像和聲音素材都具備了。為了模仿現實生活中人們聽覺的雙耳效應，工作人員還利用Binaural audio（雙耳音頻）技術來給每一條音頻進行場景設定，即當耳朵隨著人的腦袋轉變方向時，讓這些聲音產生的不同來源具有不同大小的響度。這樣，在一個虛擬的場景中，不僅人們的視覺是三維的，人們的聽覺也同樣是立體的，這才能夠使得虛擬環境更加逼真。

4結束語

虛擬現實技術平臺給予更多的設計師和技術師開拓的機會，更是給了現代人一種新的娛樂方式。盡管虛擬現實系統并不完善，盡管這個門檻相對商業化產品來說還是高了一些，當藝術設計和這種科技結合的時候，這個媒介性質悄然發生了改革，變得更貼近自然和生活。所以虛擬現實不僅僅只是視覺技術上的改革，也是在低科技平臺實現傳統藝術不能表達的情感和事物的重構。相信在不久的將來，虛擬現實技術對藝術行業未來的發展產生深遠影響。