虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)代展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王亞東 (中國戲曲學(xué)院)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)代展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王亞東 (中國戲曲學(xué)院)

闡述虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)的概念、特點(diǎn)、表現(xiàn)方式及基本類型，探討虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的設(shè)計(jì)原則和對設(shè)計(jì)傳播的現(xiàn)實(shí)意義。通過分析其在商業(yè)產(chǎn)品展示、建筑環(huán)境展示、文化遺產(chǎn)展示等方面的具體應(yīng)用，論述其不同的應(yīng)用價(jià)值和意義。并且對三維建模虛擬現(xiàn)實(shí)展示與全景虛擬現(xiàn)實(shí)展示這兩種設(shè)計(jì)類別進(jìn)行具體研究論述，闡述其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)原理、應(yīng)用技術(shù)及設(shè)計(jì)內(nèi)容。

展示設(shè)計(jì) 虛擬現(xiàn)實(shí)

一、展示設(shè)計(jì)的發(fā)展概況

展示設(shè)計(jì)是一個(gè)有著豐富內(nèi)容、涉及領(lǐng)域廣泛并隨著時(shí)代發(fā)展內(nèi)涵不斷得到充實(shí)的課題。展示設(shè)計(jì)的目的并不是展示本身，而是通過設(shè)計(jì)對空間進(jìn)行有計(jì)劃、有目的、符合邏輯地的內(nèi)容展現(xiàn)給觀眾。隨著時(shí)代的進(jìn)步，新的科學(xué)技術(shù)和藝術(shù)設(shè)計(jì)手段的發(fā)展，展示設(shè)計(jì)發(fā)生了天翻地覆的變化，設(shè)計(jì)師利用現(xiàn)代的媒體對展示環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)的策劃、創(chuàng)意、設(shè)計(jì)及實(shí)施，使現(xiàn)代展示設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出新的風(fēng)貌。在現(xiàn)代展示藝術(shù)中，早已不再只是單純依靠展板或展柜這種純靜態(tài)的展示方式，而是運(yùn)用了大量的多媒體技術(shù)，表現(xiàn)出一種動(dòng)態(tài)的、交互的展示方式。觀眾不但可以多維度的觀看展品，還可以對展品進(jìn)行操作，與展品產(chǎn)生互動(dòng)，讓觀眾更加直接的了解產(chǎn)品的功能和特點(diǎn)。這種以多媒體技術(shù)為平臺的現(xiàn)代展示技術(shù)手段多種多樣，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷豐富的。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的興起，使現(xiàn)代展示藝術(shù)又有了新的創(chuàng)作手法，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所帶來的全新仿真交互體驗(yàn)將成為現(xiàn)代展示藝術(shù)新的發(fā)展方向。

二、現(xiàn)代展示設(shè)計(jì)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

展示設(shè)計(jì)中利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的互動(dòng)性設(shè)計(jì)最為符合現(xiàn)代信息的傳播理念，也更能調(diào)動(dòng)參觀者的積極性，提高他們參展的興趣，這就意味著參觀者并不是被動(dòng)地參觀，而是主動(dòng)地參與展示內(nèi)容，參觀者已不僅僅是旁觀者，也成為了展示設(shè)計(jì)的一部分。早在20世紀(jì)60年代，世界上許多有遠(yuǎn)見的專家就提出了“寓教于樂”的觀點(diǎn)，陳列室內(nèi)“請勿動(dòng)手”的牌子逐漸被“動(dòng)手試試”所代替?；?dòng)性展示設(shè)計(jì)打破以往那種單一的靜態(tài)展示、封閉式展示方式，變成了一種鼓勵(lì)參觀者參與，在真實(shí)的環(huán)境中去理解展品、體會展品。

虛擬現(xiàn)實(shí)是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科，始于20世紀(jì)60年代。直到90年代初，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才開始作為一門較完整的體系而受到人們極大的關(guān)注。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(簡稱VR),又稱虛擬環(huán)境、仿真技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是從英文單詞“Virtual Reality”翻譯過來的，Virtual的含義是當(dāng)前的這個(gè)環(huán)境是虛擬的，不是真實(shí)的，是利用計(jì)算機(jī)模擬生成的虛擬空間，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的仿真模擬，給人錯(cuò)覺的一個(gè)虛擬的環(huán)境；Reality的含義是真實(shí)的世界或現(xiàn)實(shí)的環(huán)境。兩者結(jié)合起來就成為虛擬現(xiàn)實(shí)，也就是說采取計(jì)算機(jī)等設(shè)備，并通過各種技術(shù)手段創(chuàng)造一個(gè)新的“環(huán)境”，讓人感覺到就如同處在真實(shí)的客觀世界一樣。虛擬現(xiàn)實(shí)集成了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、立體顯示技術(shù)等技術(shù)，是一項(xiàng)綜合的集成技術(shù)。它所具有的多感知性、沉浸性、交互性和構(gòu)想性，使人們能沉浸其中，形成具有交互功能的多維化的信息環(huán)境?，F(xiàn)如今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在軍事、航天、醫(yī)療、教育、娛樂、文化藝術(shù)等諸多領(lǐng)域，在現(xiàn)代展示設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才剛剛開始介入。從本質(zhì)上來說，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，它通過給用戶提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作。

多感知性——是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)等幾種。

沉浸性——又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動(dòng)起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺一樣。

交互性——指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。

構(gòu)想性——強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

在現(xiàn)代展示設(shè)計(jì)中，根據(jù)展示的特性，主要用到的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是：

1、全景圖像技術(shù)。全景圖像技術(shù)是一種基于靜態(tài)圖像在微機(jī)平臺上能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。讓人們在網(wǎng)上能夠進(jìn)行360度全景觀察，而且通過交互操作，可以實(shí)現(xiàn)自由瀏覽，從而體驗(yàn)三維的VR視覺世界。 360度全景是由兩大部分組成：全景攝影與虛擬全景。全景攝影是指把相機(jī)環(huán)360度的一組照片通過無縫處理，所拼接成的一張全景圖像，而全景圖像是指大于雙眼正常有效視角或雙眼余光視角，乃至360度完整場景范圍的照片。再運(yùn)用一定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將真實(shí)的場景還原全在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，并具有較強(qiáng)的互動(dòng)性，使您能用鼠標(biāo)控制環(huán)視的方向，可左可右，可上可下，可近可遠(yuǎn)，可大可小，使您有身臨其境的感覺，稱之為虛擬全景。

2、三維顯示技術(shù)。立體三維顯示的臨場感是使人具有“身臨其境”的逼真感，也是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心技術(shù)之一。為了要逼真地模擬視覺功能，在很大程度上是依賴于三維顯示技術(shù)的圖像處理及理解能力。這種三維顯示技術(shù)，一種是在軟件三維制作基礎(chǔ)上的基于平面顯示器的三維圖像，一種是基于硬件技術(shù)在空間中所展現(xiàn)出來的三維圖像。第一種技術(shù)實(shí)質(zhì)就是軟件技術(shù)，即運(yùn)用3dsmax、Maya等三維建模軟件制作出三維圖像，而顯示硬件平臺仍為平面顯示器，是一種平面視覺上的三維顯示；第二種技術(shù)則是硬件技術(shù)，如多通道投影、空氣成像技術(shù)等。多通道投影技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)幕影像的放映，再如立體眼鏡可以增強(qiáng)影像的立體感，而空氣成像技術(shù)則是近年來才研制出的相對高端的硬件技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)在空氣中呈現(xiàn)立體影像，并具備觸控感應(yīng)交互性。

3、交互技術(shù)?，F(xiàn)代展示藝術(shù)所追求的不再是單方面的視聽展示而更多地注重互動(dòng)性，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中交互設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，這也是它最吸引人的地方。目前，交互技術(shù)主要有空間定位的交互，環(huán)境變化的交互以及三維行為的交互這三種交互方式。如果說建模與貼圖給虛擬現(xiàn)實(shí)作品創(chuàng)造了世界和角色形象，那么交互技術(shù)的運(yùn)用就是給世界增加了生氣與靈魂。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展使得現(xiàn)代展示藝術(shù)也從中找到新的突破口，逐漸開始在展示中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)它所帶來的沉浸性、交互性與構(gòu)想性給現(xiàn)代展示藝術(shù)注入了新鮮的血液。

1、網(wǎng)上世博會。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在上海世博會應(yīng)用非常廣泛，在建設(shè)真實(shí)展館的同時(shí)還在網(wǎng)上首次建立了網(wǎng)上虛擬世博會，世博會結(jié)束之后網(wǎng)上世博會將被永久保留，成為一個(gè)永恒的虛擬展館。它不僅是實(shí)體展會的虛擬化，而且是一個(gè)渠道，是世博會的延伸和補(bǔ)充，通過逼真的三維體驗(yàn)技術(shù)，使本屆世博會更加豐富。在3DVIA 的3D虛擬技術(shù)幫助下，可以為游客提供一個(gè)逼真的虛擬3D體驗(yàn)和實(shí)時(shí)互動(dòng)的全球化平臺。通過達(dá)索系統(tǒng)3DVIA與Web3D多媒體技術(shù)的整合，網(wǎng)上世博會將建立起一個(gè)5.28 平方公里的虛擬公園，通過網(wǎng)絡(luò)對2010年世博會上數(shù)以百計(jì)的三維虛擬展覽館進(jìn)行展示，參觀者只需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)既可以體驗(yàn)逼真的會場，從一個(gè)展區(qū)游覽到另一個(gè)展區(qū)進(jìn)行游覽。參觀者可以控制虛擬游客進(jìn)行三維互動(dòng)體驗(yàn)，并可以觀看網(wǎng)上世博會直播活動(dòng)。網(wǎng)上世博會利用在線游戲的協(xié)作概念和方式，讓來自全球的游客將發(fā)揮他們的創(chuàng)造性，共同建設(shè)一個(gè)和諧的“未來城市”。

2、建筑漫游。傳統(tǒng)的建筑展示，如商業(yè)領(lǐng)域的房地產(chǎn)展示以及文化領(lǐng)域的歷史建筑的展示往往都以等比例縮小的實(shí)體模型的方式展現(xiàn)，這樣的方式雖然也能夠多角度的展示建筑，但由于是等比例縮小的模型，觀察者無法真正感受到建筑的體量大小，更無法體會到建筑融入現(xiàn)實(shí)環(huán)境后的感覺。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來展示建筑，可以使觀察者像現(xiàn)實(shí)一樣漫步于建筑環(huán)境中，是一種身臨其境的真切感受。這種虛擬現(xiàn)實(shí)的小區(qū)規(guī)劃以及樣板房的展現(xiàn)形式已經(jīng)在我國北京、上海、廣州等大城市逐漸熱門起來。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的景觀建筑，并借助于網(wǎng)絡(luò)的傳播，可以使遠(yuǎn)在千里之外的游客可以足不出戶即可游覽名勝古跡，使其文化可以得到更快更好的傳播。目前，一些著名的文化景點(diǎn)如故宮、敦煌、明孝陵等都已做了這樣的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。其中南京的明孝陵則運(yùn)用了網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化展示，并建立了虛擬明孝陵網(wǎng)站，游客不僅可以自由的游覽三維的景點(diǎn)場景，還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的文字對話交流。

3、虛擬戲曲服飾展示《粉末登場》。我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生制作的虛擬戲曲服飾展示《粉末登場》同樣應(yīng)用的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一個(gè)集戲曲人物介紹、戲曲換裝、游戲體驗(yàn)的多元應(yīng)用作品，通過新技術(shù)來演繹傳統(tǒng)的戲曲藝術(shù)。首先利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對生、旦兩個(gè)戲曲行當(dāng)?shù)姆椷M(jìn)行展示，采用鍵盤、卡片兩種操作方式，把死板的戲曲常識游戲化，與枯燥的死記硬背相比，玩家可以以一種輕松的情緒去體驗(yàn)戲曲，再輔以聲音的解說，在不知不覺中就會對戲曲產(chǎn)生興趣。

其次在展示作品中還加入了互動(dòng)環(huán)節(jié)畫臉譜，戲曲人物中凈角的一大特點(diǎn)就是臉譜，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過虛擬體驗(yàn)的方式讓普通人來參與到這一專業(yè)環(huán)節(jié)中，將畫臉譜的過程虛擬化，這樣既省去了材料費(fèi)，還能比較真實(shí)地感受到繪制過程。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用展望

對展示設(shè)計(jì)來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還是一種較新的技術(shù)，它所帶來的不僅僅是展示藝術(shù)視覺效果上的革命，更帶來了與眾不同的全新交互體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)化的展示設(shè)計(jì)作為科技與藝術(shù)的嶄新結(jié)合點(diǎn)，擁有以前任何一個(gè)時(shí)代都無法比擬的創(chuàng)造性、想象性和身臨其境之感，更為合理的協(xié)調(diào)了人機(jī)之間、人與人之間的交互關(guān)系，開拓了展示設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一個(gè)新的發(fā)展方向，其沉浸性、交互性和構(gòu)想性的特點(diǎn)也給展示設(shè)計(jì)帶來了新的創(chuàng)作方式和藝術(shù)語言。