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虚拟现实技术交互方式的设计与创新研究
论文作者:童鞋论文网  论文来源:www.txlunwenw.com  发布时间:2018/1/14 9:38:08  

摘 要 虚拟现实技术在军事、医疗、教育、娱乐设计等领域都有运用。在科学技术的发展的过程中,虚拟现实(VR)、人工智能(AI)这些东西逐渐开始影响现代人的娱乐方式和生活方式,并且推动了新传媒业的发展,虚拟现实化是一种潜在的新型媒体形式,在用户体验到媒介形态之间,自从虚拟现实与新媒体结合,全部都发生了变革。

关键词 虚拟现实;游戏交互;动作捕捉

1 虚拟现实的概念和领域

我们平常可能会在商场等场所留意到,有的人头上戴着厚厚的装备,明明看不到外界,却还仿佛身临其境地做出一些动作。显然,黑盒子里肯定能够给戴着它的人一种置身某种环境的感觉,并且一定是富有强烈的立体感的。这种随着电子信息技术的发展而诞生出来的,通过人眼观察而给人带来特殊感受的技术即虚拟现实(VirtualReality),英语简称为VR。研究和开发VR,与图像的生成、渲染和识别等有关的图像处理的手段技术支持的核心,除此之外,营造虚拟现实空间还需要包括立体声的制造在内的其他光影技术的同步跟进。

1.1 虚拟现实技术的特点

“虚拟现实”的名称来源包括两层含义,第一层是虚拟,即人眼所识别,人脑所感受的环境是脱离现实的。第二层含义是“现实”,即强调这种通过图像渲染等技术给人带来的感受会让体验者仿佛身处一个立体的“现实”空间。主要特点就是利用计算机图形技术创造的人为的三维空间环境,在这种虚拟环境里面模拟一种新的体验感(如模拟驾驶、模拟医疗用具、模拟飞行等),虚拟现实系统存在交互性interactiv 和感知存在性imaginative和艺术性。

1.2 虚拟现实技术应用的领域

虚拟现实在军事、医疗、教育、娱乐设计等都有运用,其中在设计行业的运用很广泛,特别是新媒体设计专业。在科学技术的发展的过程中,虚拟现实技术、人工智能这些东西逐渐开始影响现代人的娱乐方式和生活方式,并且推动了新传媒业的发展,虚拟现实是一种潜在的新型媒体形式,在用户体验到媒介形态之间,自从虚拟现实与新媒体的结合,使之全部都发生了变革。

2 虚拟现实技术的交互设计方式

2.1 在游戏业的交互设计

由上述的介绍可知虚拟现实是一种新型模拟“体验”。也可以说,它就是把人置身于一个计算机图形技术创造的人为的三维空间环境的技术,这种技术可以运用于新媒体艺术的游戏行业,并且在游戏里面实现更加创意的交互方式。

互联网时代,计算机和信息技术的发展速度已经超乎我们的预期,图像处理技术的不断革新也给虚拟现实技术的发展打下了坚实的基础,使得贴近现实的虚拟场景能够很容易的运用光影成像技术来实现。人们在体验VR 的时候,图像的立体感加上各种硬件设施的动作配合,使得人们很容易分不清“虚拟”和“现实”世界,这从侧面也说明当下的虚拟现实技术已经发展的十分成熟。

虚拟现实的实现过程中很重要的一个步骤就是虚拟环境的搭建,而搭建虚拟环境的关键在于成像。通常情况下屏幕上展示的环境以户外和室内两类为主,包括草原、山地、餐厅和教室等。在这些环境中,简单的虚拟现实只是让人们仿佛置身其中,更高端的虚拟现实技术还会在场景中创造可以和体验者交互的虚拟实体,这样的“现实”则更加逼真。

1)游戏具有的体感交互技术。在游戏里面,除了游戏机制和游戏性之外,还有游戏交互环节,交互环节是可以和VR 紧紧相连的,比如虚拟交互平台下的VR 体感赛车游戏,在佩戴好设备后,通过控制器、遥控器、手柄控制器等输入操作下控制赛车的运行,并且与传统游戏厅的赛车游戏有一种直观的区别,传统游戏厅的赛车游戏缺少沉浸感,人与车是不同次元的存在,但是VR 平台的赛车游戏会给你一个专属的“空间”,就好比你自己真实的买了一辆车,并且开始行驶,即使是一种真实模拟,却极大地满足了玩家的感官体验,包括下坡的下坠感也是非常的拟真了。所以,虚拟现实给体验者带来的参与感和环境融入感是十分强烈的,人们不再需要众多的硬件输入设备来控制化身游戏中的“自己”,而是自己本身就处于眼前的环境中,用户想做出的动作和反应能够迅速发生,并且相当直接,这也是虚拟现实技术的核心造诣之一。

2)动作捕捉技术。动作捕捉技术看似复杂,其实技术已经接近完善,其方法有多种,例如使用很多的摄像头来捕捉玩家的动态从而实行游戏任务,在捕捉设备系统和计算机融合之后,通过对摄像头的图形进行二次处理和骨骼追踪,然后控制设置好的节点,和玩家的动作同步,打到追踪效果,进而完成动作捕捉。

3)计算机中进行交互。高端的虚拟现实中,体验者可以与环境中的虚拟实体交互。当可交互的虚拟实体种类很多时,为了辅助人们的交互和操作过程,有时需要额外的外设。这些辅助设备可能是植入各种声光传感器的生活常见的物体,包括话筒、拳套,也可能是专门为虚拟现实技术而设计的装置人们拿着这些带有传感器的输入设备,可以把想进行的动作成功地在虚拟的环境中实现。

2.2 与艺术的交互结合

在VR 行业兴起之后,除去商业链的运用,在艺术界也逐渐崭露头角,世界各地各种各样的VR艺术馆逐渐兴起。技术只有被运用才能体现出其价值,这对于VR 也是一样的。将VR 运用到艺术中是一种很合理、很自然的现象。一方面,利用VR 技术,人们可以足不出户地去参观各种博物馆和展览馆。另一方面,新技术的演进会带来新艺术的生成,甚至可以说VR 本身就是一种新型艺术形式,这种最新的艺术形式可以让欣赏者在体验艺术的过程中有一种置身“虚拟环境”的错觉,这是以往的任何诗歌、电影等艺术形式所无法企及的境界。

3 虚拟现实技术的创新设计案例

近年来,利用虚拟现实技术发行的产品越来越多,很多公司所发布的设备都紧跟着时代技术。VR 可以营造出十分逼真的自然场景。曾有英国工作室设计了一款基于Oculus Rift VR helmet 的名为In theEyes of the Animal 的虚拟现实环境。这款helmet 在造型上就够独特,采用模仿了自然生物形态的机壳外形,带上它的人仿佛就是大自然中的一只小动物。将VR 与自然的结合亦是一种创新,让体验者感受动物的视觉、听觉、嗅觉也是一种艺术的再现,这是一种艺术的装置,从界面设计到三维空间环境都是一种个人派画风主义,虚拟现实让我们与自然生物感同身受,感受自然界小生物的魅力。《In the Eyes of the Animal》的取景是真实的环境,大部分图像和视频的采集来源是格里泽戴尔森林。以森林为主,打造自然界题材的VR 环境是英国林业委员会的注意。通过VR 技术再现森林的原始环境,人们能够更加方便、更加安全的亲近自然,感受环境中动物们的生存状态,了解这些动物的行为方式和与人类的关系,更希望人们能够在体验之后懂得保护自然环境的重要性。其后,这家工作室便使用各种影像采集设备,比如高精度的激光雷达来全方位、多角度的采集森林的各种环境指标。工作人员会使用扫描仪将地表以及地上一定高度的环境整个记录下来,后期再利用计算机成像技术渲染成三维立体的动画。工作人员还充分发挥自己的主观能动性,在自己搭建的森林场景中加入其他来源的一些生物,这样弥补了森林中一些地方可视物种较少的缺陷,也能提升趣味性。

工作人员先通过图形化编程软件VVVV 来制作可视化引擎,这样,营造虚拟现实环境所必须和图像和声音素材都具备了。为了模仿现实生活中人们听觉的双耳效应,工作人员还利用Binaural audio(双耳音频)技术来给每一条音频进行场景设定,即当耳朵随着人的脑袋转变方向时,让这些声音产生的不同来源具有不同大小的响度。这样,在一个虚拟的场景中,不仅人们的视觉是三维的,人们的听觉也同样是立体的,这才能够使得虚拟环境更加逼真。

4 结束语

虚拟现实技术平台给予更多的设计师和技术师开拓的机会,更是给了现代人一种新的娱乐方式。尽管虚拟现实系统并不完善,尽管这个门槛相对商业化产品来说还是高了一些,当艺术设计和这种科技结合的时候,这个媒介性质悄然发生了改革,变得更贴近自然和生活。所以虚拟现实不仅仅只是视觉技术上的改革,也是在低科技平台实现传统艺术不能表达的情感和事物的重构。相信在不久的将来,虚拟现实技术对艺术行业未来的发展产生深远影响。

参考文献

[1]谢宜佳.虚拟现实系统中的艺术美与技术美研究[D].济南:山东大学,2009.

[2]宋笑林.分布式虚拟现实系统中的场景编辑与运动仿真[D].开封:河南大学,2013.

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