計(jì)算機(jī)VR技術(shù)在數(shù)字媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊志勇

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北省武漢市 430050）

VR 技術(shù)即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠創(chuàng)造出一個(gè)與正常世界相似的虛擬世界，將計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)融入數(shù)字媒體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠?yàn)槭褂玫挠脩魟?chuàng)造出具有真實(shí)感、現(xiàn)實(shí)感的虛擬世界，讓用戶能夠與在虛擬世界獲得真實(shí)、逼真、生動(dòng)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，能夠讓用戶獲得強(qiáng)烈的沉浸感與滿足感。通過計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)，能夠讓用戶深度的代入到某個(gè)角色與某個(gè)情景中，讓用戶能夠在虛擬的世界獲得多樣化的體驗(yàn)，進(jìn)而產(chǎn)生良好的使用效果。

1 計(jì)算機(jī)VR技術(shù)原理與信息化傳達(dá)

計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的一種新穎的數(shù)字信息技術(shù)，是科學(xué)與信息技術(shù)融合的產(chǎn)物，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的生成。VR 技術(shù)，全名文Virtual Reality，中文名為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)VR 技術(shù)的中文字面意思來理解，VR 技術(shù)并不能讓用戶真正的體驗(yàn)?zāi)骋环N情景，而是為用戶創(chuàng)造出一種虛擬的環(huán)境，讓用戶在虛擬環(huán)境中獲得體驗(yàn)的一種技術(shù)。計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)來創(chuàng)建虛擬環(huán)境的仿真技術(shù)，主要的原理是通過計(jì)算機(jī)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的三維仿真世界，讓用戶能夠在三維世界中獲得沉浸感與體驗(yàn)感，體驗(yàn)虛擬的世界以及環(huán)境。如圖1 所示。

想要實(shí)現(xiàn)VR 技術(shù)建立虛擬空間，需要結(jié)合多種技術(shù)，VR 技術(shù)結(jié)合了三維建模技術(shù)、圖像處理技術(shù)與傳感器的技術(shù)。VR 技術(shù)能夠運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域中，例如計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、媒介信息傳播技術(shù)、智能化數(shù)據(jù)庫技術(shù)的方面，這些不同的技術(shù)領(lǐng)域都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，它們的誕生都是由于機(jī)器設(shè)備與用戶之間的信息化傳達(dá)，主要的差別是信息化傳達(dá)的形式有所不同。

在VR 技術(shù)的內(nèi)容范疇中，信息化表達(dá)是一項(xiàng)主要的信息技術(shù)，也是機(jī)械設(shè)備與用戶之間進(jìn)行信息交流的主要媒介，VR 技術(shù)的信息化傳達(dá)，讓用戶能夠進(jìn)一步的對(duì)三維仿真世界產(chǎn)生更加沉浸的體驗(yàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也并不是簡(jiǎn)單的虛擬多媒體信息技術(shù)，用戶能夠與在傳感器的作用下在虛擬環(huán)境中得到真實(shí)的感受，讓用戶在三維仿真世界中獲得視覺、聽覺與觸覺，收獲與現(xiàn)實(shí)世界等同的體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在后續(xù)發(fā)展中，因其自身的應(yīng)用特性，在發(fā)展中已被應(yīng)用至多媒體高級(jí)別應(yīng)用中。作為計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形技術(shù)、心理技術(shù)、視覺技術(shù)、立體顯示技術(shù)等多種技術(shù)集合于一體的一項(xiàng)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有明顯的逼真性以及交互性，其自身可以為系統(tǒng)仿真提供有力支撐。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下三個(gè)特點(diǎn)。

1.1 沉浸性特點(diǎn)

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以保障用戶對(duì)虛擬世界產(chǎn)生真實(shí)性，通過模擬環(huán)境保障用戶可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中完成學(xué)習(xí)或工作的滲透。近年來，針對(duì)游戲，很多廠商也推出了 VR 游戲，可以使用戶全身心的投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中。在此環(huán)境里，用戶借助VR 設(shè)備，可以保障看到的一切均能夠形成高度的仿真。盡可能的提供與現(xiàn)實(shí)世界一樣的感官。

圖1：VR 的工作原理

圖2：VR 的特征

1.2 交互性特點(diǎn)

用戶可以對(duì)虛擬世界中的相關(guān)物品提供一定的交互，例如在VR 技術(shù)，用戶可以通過手抓取環(huán)境中的虛擬物體。被抓取的物體可以借助某樣實(shí)體物體，模擬出相關(guān)感覺。而在VR 技術(shù)處理中，搭載計(jì)算機(jī)的處理芯片，被抓取物體可以隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。

1.3 共享性

在VR 技術(shù)中，通過共享性，可以保證用戶在虛擬空間中依靠自身的感知以及認(rèn)知能力，獲取相關(guān)知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性。對(duì)問題能夠進(jìn)行完美解決，實(shí)現(xiàn)有效增強(qiáng)。

2 計(jì)算機(jī)VR技術(shù)在數(shù)字媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用

數(shù)字化媒體系統(tǒng)是一種能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行記錄、生成、傳播與處理等功能的智能信息化載體形式，主要包含了數(shù)字動(dòng)畫、圖像與圖像、聲音音頻、文字信息與網(wǎng)絡(luò)等媒介形式。在數(shù)字化媒體的設(shè)計(jì)中，融入計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)，能夠形成更加豐富生動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，將設(shè)備與用戶之間的信息化傳達(dá)能夠以多樣化，實(shí)現(xiàn)不同種類的跨界融合，主要在以下兩方面得以體現(xiàn)：

（1）計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)帶來的沉浸式體驗(yàn)?zāi)軌蜇S富數(shù)字媒體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)數(shù)字媒體系統(tǒng)的過程中，使用計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)能夠結(jié)合用戶不同的需求來創(chuàng)造不同虛擬環(huán)境，讓用戶能夠充分的獲得參與感與沉浸感，這種信息傳播方式與傳統(tǒng)的信息傳播方式相比，能夠讓用戶接收更加豐富與生動(dòng)的信息。主要的原因是用戶處于計(jì)算機(jī)創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境中能夠獲得沉浸感，這種沉浸感有利于信息的傳播與信息傳播的持續(xù)性。在設(shè)計(jì)數(shù)字化媒體系統(tǒng)的過程中，融入計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)，能夠讓虛擬空間獲得聲音、圖像與視頻，讓用戶能夠更加直觀的感受信息、接觸信息。計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)帶來的沉浸能夠豐富用戶接受信息的形式，改善信息在傳播中的表達(dá)方式。

（2）計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)能夠增強(qiáng)數(shù)字媒體系統(tǒng)中的互動(dòng)性。數(shù)字媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為了增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，傳統(tǒng)媒體與數(shù)字化媒體之間最大的差異就是用戶之間的互動(dòng)性，用戶通過互動(dòng)，能夠深化用戶接受信息的深度，同樣也能強(qiáng)化用戶的參與度，計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)能夠放大用戶想要接收的信息，也能豐富信息傳遞的形式，將信息在最大的程度上，使用最簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行傳播。

3 圖像核心技術(shù)的VR技術(shù)的運(yùn)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要原理是使用光線來制作圖像，所以計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)的核心是圖像，早期人們主要使用照相機(jī)與錄像機(jī)來記錄影像，這些傳統(tǒng)的圖像記錄工具往往不能將圖片的外部環(huán)境完整的呈現(xiàn)出來，隨著計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于圖像的處理已經(jīng)不是對(duì)圖片進(jìn)行簡(jiǎn)單的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)處理，而是將圖片轉(zhuǎn)換為一個(gè)豐富的虛擬世界。在虛擬世界中，用戶不僅能夠成分的融入圖片中的世界，也能夠與圖片中主體進(jìn)行充分的互動(dòng)，用戶能夠深入的對(duì)圖片信息進(jìn)行探索，讓用戶收獲全新的經(jīng)驗(yàn)。將計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)融入到數(shù)字媒體的設(shè)計(jì)當(dāng)中，首先要掌握基礎(chǔ)的人類行為美學(xué)知識(shí)，想要有效的達(dá)成這項(xiàng)目標(biāo)，在應(yīng)用計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)時(shí)，就要建立多個(gè)系統(tǒng)，分別是desk VR 系統(tǒng)（桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)）、immersive VR系統(tǒng)（沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)）、distributed VR 系統(tǒng)（分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)）與telepresence VR 系統(tǒng)（遙視虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)）

目前在數(shù)字媒體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用到了desk VR（系統(tǒng)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)），這種系統(tǒng)的原理是使用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建三維仿真的虛擬世界，在實(shí)際的使用中，用戶可以通過是使用投影設(shè)備來形成與進(jìn)入三維環(huán)境中，在三維環(huán)境中感受虛擬世界中形成的具體內(nèi)容與形成，這個(gè)過程可以通過外部的設(shè)備進(jìn)行細(xì)節(jié)上的操控，目前一些電子游戲與建設(shè)設(shè)計(jì)中較為廣泛的使用了計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)，真實(shí)有效的模擬了現(xiàn)實(shí)環(huán)境，讓用戶能夠虛擬環(huán)境中獲得沉浸感與真實(shí)感，增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)。

此外，針對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，除以上技術(shù)體系外，其自身也包含了以下五種技術(shù)。

3.1 動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)

通過虛擬環(huán)境的建設(shè)，可以完成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心體系。在動(dòng)態(tài)環(huán)境建設(shè)過程中，通過獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用需求，可以建設(shè)相關(guān)的虛擬環(huán)境模型。采用CAD 技術(shù)，可以保證虛擬技術(shù)完成非接觸式的視覺建模，以獲取數(shù)據(jù)刷新率。

3.2 三維圖形生成技術(shù)

目前，對(duì)于三維圖形生成技術(shù)，整體較為成熟。在后續(xù)虛擬技術(shù)使用時(shí)，可以借助三維圖形技術(shù)，生成相關(guān)的技術(shù)體系，以達(dá)到有效應(yīng)用的效果。在不降低圖形質(zhì)量以及復(fù)雜度的前提下，提高其三維圖形生成模式，以保障其圖形刷新率維持在30 幀/秒的頻率。

3.3 立體顯示儀傳感器技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)交互能力依賴于計(jì)算機(jī)的顯示以及傳感器技術(shù)的發(fā)展，因此其虛擬技術(shù)必須滿足系統(tǒng)需求。

3.4 系統(tǒng)集成技術(shù)

根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)中的大量感知模型，可以保證系統(tǒng)集成系數(shù)有至關(guān)重要的效果。包含同步信息、模型設(shè)定以及管理、識(shí)別技術(shù)等。

3.5 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具

可以借助應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具，發(fā)揮想象力以及創(chuàng)造力，選擇適合的對(duì)象，極大幅度的提高生產(chǎn)效率。提升產(chǎn)品質(zhì)量，完成虛擬開發(fā)平臺(tái)以及分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的增強(qiáng)。

4 利用VR技術(shù)建造數(shù)字媒體生態(tài)系統(tǒng)

伴隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，人工智能技術(shù)的興起加快了社會(huì)的發(fā)展，讓社會(huì)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。傳統(tǒng)媒體向數(shù)字媒體的轉(zhuǎn)變，由量變到質(zhì)變，從以往的廣泛互聯(lián)到如今的智能協(xié)同，都體現(xiàn)了信息未來化的主要特點(diǎn)——生態(tài)性。數(shù)字媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的生態(tài)化發(fā)展是未來發(fā)展的趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)作為一種三維仿真技術(shù)能夠在數(shù)字媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中圖像、聲音、文字、視頻等方面進(jìn)行創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，讓用戶獲得交互感、沉浸感與想象感。如圖2 所示。

數(shù)字媒體的生態(tài)系統(tǒng)是指在數(shù)字媒體的設(shè)計(jì)過程中，數(shù)字媒體的信息載體與虛擬環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一與結(jié)合。生態(tài)化的數(shù)字媒體系統(tǒng)中，任何一種媒介都是具有互動(dòng)性與關(guān)聯(lián)性的，泛媒介化來進(jìn)行信息技術(shù)的創(chuàng)新，突破虛擬技術(shù)的局限性，通過計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)創(chuàng)造出的虛擬環(huán)境中，數(shù)字媒體生態(tài)系統(tǒng)能夠與用戶展開信息的構(gòu)建與傳遞，將各種數(shù)字資源進(jìn)行結(jié)合，賦予數(shù)字媒體系統(tǒng)生態(tài)化的意義。

使用計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)來創(chuàng)建數(shù)字媒體生態(tài)系統(tǒng)，首先要完善信息在傳達(dá)的方式，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的合成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅是簡(jiǎn)單的表達(dá)圖片與文字視頻信息，也要結(jié)合用戶的意識(shí)，讓用戶能夠獲得更好的三維空間體驗(yàn)，給數(shù)字圖像增添新的意義，不只是使用計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)單純的制作一個(gè)虛擬的世界，將用戶的思想意識(shí)與虛擬空間進(jìn)行融合，使用虛實(shí)結(jié)合的方式為用戶提供引導(dǎo)，通過意識(shí)與經(jīng)驗(yàn)來展開具有互動(dòng)性數(shù)字媒體系統(tǒng)。完善計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)的相關(guān)體驗(yàn)設(shè)備——生態(tài)傳感器，構(gòu)建有效的虛擬空間依賴于各種傳感器設(shè)備，通過研究與開發(fā)新的傳感器來豐富虛擬空間的各項(xiàng)元素與數(shù)據(jù)，使用戶在身心感官上與虛擬空間得到融合。

5 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)能夠豐富數(shù)字媒體的傳播途徑，也能改變傳統(tǒng)數(shù)字媒體系統(tǒng)在帶給用戶的體驗(yàn)，當(dāng)今的社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入到了信息化社會(huì)，數(shù)字媒體已經(jīng)融入了我們的日常生活。借助計(jì)算機(jī)VR 技術(shù)來設(shè)計(jì)數(shù)字媒體系統(tǒng)，從視頻、圖片與動(dòng)畫都能夠方面豐富人們?cè)谔摂M環(huán)境中的互動(dòng)體驗(yàn)，讓用戶能夠與更好的參與到信息的傳播中，使用戶獲得沉浸式的體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)字媒體生態(tài)系統(tǒng)。