基于虛擬現實技術的人機交互系統研究

摘要：虛擬現實技術創建的是一個三維立體空間，其形成的是其形成的效果是仿現實效果。這一種深度的環境體驗，不僅能夠讓用戶更好地了解當下的環境，同時也優化了人機交互模式。在進行信息傳遞時，其不再是二維空間的信息傳遞，而是能夠從多方面、多角度形成多重視角的信息交互。當前在進一步研究虛擬現實技術時，是從聽覺、視覺、觸覺等多種不同的感官，深入了解人機交互的規律，為日后研究提供相關的參考。

關鍵詞：虛擬現實技術;人機交互系統;大數據技術

引言：虛擬現實技術在實際運行的過程中，通過模擬三維空間，能夠讓人們仿佛置身于一個全新的環境。虛擬現實技術可以模擬自然技能、環境信息、傳感效果等。通過實時生成動態的三維數據信息，促使輸出設備與感應設備相連接，其所形成的視覺效果相對較好，將信息傳遞給用戶的過程中，形成了極強的視覺感知效果，除了視覺感知。通過虛擬現實技術，還可以形成多種不同的感知維度，例如聽覺、觸覺等來近似模擬一個真實的環境。

一、基于虛擬現實技術的人機交互系統的意義

通過虛擬現實技術進行人機交互，能夠確保人機交互的效果得到提升。人機交互是實現用戶與計算機之間進行信息溝通交換的最佳渠道，從最初人們進行人機交互是利用鼠標鍵盤。隨著時代和科技的發展，當前人機交互的方式漸漸增多，無論是體感交互，觸屏交互，手勢交互等，其交互效果都得到了提升，而人機交互一直以來都是科技發展研究中的熱門課題之一。虛擬現實技術作為當前一種新興的、熱門的人機交互方式，其能夠通過沉浸感、交互性、共享性等不同的角度出發，進而形成一個虛擬環境，這是一個全新的三維交互方式。由于人們一直以來都生存在三維空間中，能夠對三維空間中的事物進行更好地把握，而原本的交互過程中，利用鼠標和鍵盤在電腦上進行操作及操作，并不是特別的直觀。而通過三維映射能夠更加直觀地幫助人們去感知當下的狀況。在分析心虛擬現實技術人機交互時，還需要了解到究竟什么是人機交互。從狹義的角度分析，是指人利用計算機來達成相應的任務，操作者既人在終端設備輸入本次需要完成的任務以及類型。通過相應程序的設定，可以讓計算機既輸出設備完成預期的計算結果，這種計算機設備與用戶之間所形成的信息交換，就可以將其稱之為人機交互。然而從廣義的角度進行分析，人機交互是指隨著科技和大數據的飛速發展，近幾年計算機技術的發展速度越來越快，人類在與計算機進行溝通時，也漸漸地從原本的復雜性逐步走向功能性和易用性。在現代科技的演化過程，其中人機交互更加傾向于利用計算機主動解決生成、演化，并且計算出在該項任務中人類的需求中最重要的預期數據是什么。在面對不同的文化背景、不同操作習慣、應用規律，所形成的效果也有著一定的區別，這也是當前研究虛擬現實技術人機交互時主要最重要的意義。

二、基于虛擬現實技術的人機交互系統的研究路徑

1.通過三維圖像進行人機交互

分析虛擬現實技術人機交互運行機制時，首先可以考慮到的是三維計算機圖形技術，這是一個在當前使用頻率較高，并且能夠增強人際交互信息傳遞速率的關鍵技術之一。利用計算機系統生成相對較為復雜的圖像信息，或者是一個三維立體信息結合當前的技術，其并不是一個難點問題，但在圖像生成過程中，會存在著精準度不足這一問題，導致用戶在虛擬空間中其行為定位存在一定的偏差。應明確任何一個精準圖像，在三維視角的體感觀下，針對虛擬物體其精準圖像顯得尤為重要，這是增強體驗效果與沉浸感的重要方式。三維計算機圖形技術需要在不同的光照、不同的角度下對物體所發生的視覺效應進行轉化。例如，在飛行模擬器的人機交互中，圖像信息需要根據空間移動的頻次進行實時的刷新。要求即便是在模擬相對復雜的環境下，仍舊能夠保證輸出圖像質量較高的信號，輸出質量應達到三維模擬技術的需求，并全方位考慮到用戶的體驗度，滿足當前人機交互模式的實際需求，增強用戶自身的感知。

2.立體聲與觸覺的人機交互技術

用戶在通過計算機接受接收信息時立體聲聽覺效果也是必要且基礎條件之一。在傳統的人機交互技術中，立體聲效大多數通過單一的音頻設備輸出，無法達到三維立體的感官需求，但是利用虛擬現實技術，可以實現左右耳之間不同的立體聲效同時輸出，其聲音效果本身具備一定的方向感，這也是在模擬現實世界中不同聲音的效果。無論是其聲音的強弱或者是角度，都會跟隨著聽覺角度的改變而出現一定的改變，這是由于在現實世界中，聲音是來自四面八方的，而不同地方的聲音，由于強弱、角度等，會隨著聽聲音本人的角度改變而出現一定的變化，甚至有一些聲音會由于角度問題而出現自主偏離人機交互效果。縱觀當前的虛擬現實技術，有關立體聲聽覺效果進行分析，發現其無法達到聽覺感知中利用方位判斷的位移效果，這也是虛擬技術有待完善的關鍵技術之一。在虛擬現實技術中，需要能夠達到的是觀察不同物體，不僅僅可以通過視覺效果來進行感受，也能通過觸覺方面的感知功能，獲取更多的信息。用戶可以通過數據感知事物，了解虛擬事物的光滑度、震動感等等，這種觸覺效果也是加強人機交互感知過程中的重要方式之一。

3.視覺的人機交互系統

視覺對人機交互技術而言始終是最重要的，用戶能夠接受計算機系統所提供的一系列視覺信息，但是這種視覺信息是有限的。例如，在imax技術出現之前，圖像信息在終端界面所展現出的視角僅僅為雙眼焦距所能夠適應的范圍，其虛擬物體的距離與大小處于相對適中的狀態。基于當時的科技發展狀態，人機交互信息始終處于距離信息對實體景物模擬的信號單元，在這一過程中無法加強人對視覺的整體感知效果，但是通過虛擬現實技術則可以有效地改變這一問題，直接推進了雙目立體視覺效果，增強其感知性，為人機交互模式創造了一個極為有利的環境和條件。用戶可以在虛擬現實技術所創建的虛擬空間內進行觀察，但是當傳統的顯示設備無法達到虛擬現實技術人機交互的效果時，需要利用虛擬現實完成交互技術，用戶也可以借助相應的設備，利用雙眼感受不同的圖像。例如，在左邊的眼睛中，能夠感受到的是奇數幀的圖像，而在右邊眼睛中就可以感受到偶數幀的圖像，通過奇偶真的迭代演化與信息疊加，進而形成視差效應的立體感。同時虛擬現實技術人機交互中也可以實現隨著視角變動而發生同為變化，這是由于物體坐標系根據同時姿態或位置遷移而進行景象的遷移，用戶所觀察到的景象也如同現實世界中的位置變化，這種虛擬現實效果提高了人機交互的質量，也拓寬了用戶在進行動態觀察時的視覺廣度以及環境認知效果。

結語

綜上所述，基于虛擬現實人機交互系統，能夠為操作者提供更為簡單、沉浸性更強的控制平臺。對操作者而言人機交互所帶來的感官是十分直觀的，給人一種身臨其境的體驗效果，能夠更好地了解到在操作過程中存在哪些問題有待解決，通過虛擬現實技術也為人機提供了全新的交互系統，能夠讓人類與機器人在進行溝通時更加順暢，其交互效果也會隨之得到提升，促進其交互狀態達到最佳的運行效果。

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作者簡介：黃文鶴（1986.08.），女，漢族，遼寧省大連市人，遼寧輕工職業學院，講師，研究方向：數字媒體設計、虛擬現實技術。