探究基于虛擬現(xiàn)實的多媒體交互設(shè)計

劉桂華，張加明

（長春工業(yè)大學，吉林 長春 130000）

在新時代背景下，數(shù)字化早已是不可避免的發(fā)展趨勢，人們傳遞信息的方式及其思維形態(tài)都已經(jīng)發(fā)生了極大的變化。當前基于數(shù)字基礎(chǔ)的作品越來越多，多媒體設(shè)計也是其中一種，尤其是多媒體設(shè)計蘊含了互動虛擬體驗的功能，更是突顯了新時代的鮮明特征。因此，交互設(shè)計在多媒體設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)著不可忽視的地位，也決定著多媒體作品的質(zhì)量與水平，進而決定了多媒體作品交互功能的強弱。這意味著在虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)上的多媒體交互設(shè)計具有重要的探究價值。

一、虛擬現(xiàn)實的主要類型

虛擬現(xiàn)實實際上主要是一種計算機系統(tǒng)，可以讓這一系統(tǒng)的使用者參與到合成環(huán)境的體驗之中。虛擬現(xiàn)實一般可包括三種類型。首先是對象式的虛擬現(xiàn)實，一般是通過立體模型來構(gòu)建虛擬場景，然后借助虛擬現(xiàn)實軟件的編輯功能，對各種不同的對象賦予相應(yīng)的特性，從而在特定的裝置之下起到互不相同的互動效果[1]。其次是影像式的虛擬現(xiàn)實，主要建立在影像處理技術(shù)基礎(chǔ)上，這個方面可包括兩種模式。一種是360度的全景環(huán)視，主要是利用相機來對周圍環(huán)境進行360度的連續(xù)拍攝，然后將照片進行數(shù)字化，再對照片進行影像處理。比如，可以對照片的歪斜或彎曲部分進行修正，又或者縫合影像，再對影像之間的亮度差異進行合理的調(diào)整，最終獲得相應(yīng)的全景影像。需要注意的是，數(shù)字相機不需要對拍攝的照片進行數(shù)字化。另一種則是360度的物體環(huán)視，一般是站在不同的角度定點觀看四周景物。通常需要將目標物放在可以旋轉(zhuǎn)的平臺上，結(jié)合一定的角度對其進行旋轉(zhuǎn)，然后拍攝照片，所形成的拍攝影像會成為完整的物體環(huán)視影像。最后是混合式的虛擬現(xiàn)實，通常是對象式與影像式兩種虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合。也就是要對360度拍攝的數(shù)字化照片進行影像處理，形成相應(yīng)的全景照片，再把本來不屬于原來場景的對象添加進去，然后設(shè)定添加對象的相關(guān)屬性和行為命令。這種類型的虛擬現(xiàn)實具有較快的影像處理速度，可縮減圖形計算時間，同時能夠增強虛擬現(xiàn)實的互動功能。在這樣的技術(shù)支持下，人機交互的發(fā)展越發(fā)迅猛，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)上的多媒體交互設(shè)計推向了發(fā)展潮流的前端。

二、基于虛擬現(xiàn)實的多媒體交互的特點分析

虛擬現(xiàn)實較之于其他計算機系統(tǒng)，其最大的區(qū)別就是這一系統(tǒng)能夠讓使用這一系統(tǒng)的人如同親身處于真實的環(huán)境之中，然后發(fā)揮其自身的想象力來解決其中比較特殊的問題。從這一點來看，可見虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)突顯出以人為主的觀念。具體而言，虛擬現(xiàn)實就是多媒體設(shè)計中的一種創(chuàng)造性設(shè)計。早在20世紀80年代，知覺模擬系統(tǒng)就已經(jīng)問世，發(fā)展至今，一直在朝著人機交互界面的完善這個方向前進。而要真正實現(xiàn)這一點，還需充分考慮基于虛擬現(xiàn)實的多媒體交互的特點。實際上，虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的多媒體交互除了具有最為明顯的交互性外，還具有沉浸性與構(gòu)想性這兩個特點[2]。第一，在交互性這一方面，即虛擬現(xiàn)實計算機系統(tǒng)的用戶可以接收由三維交互設(shè)備處理和輸出的反饋信息，達到人機交互的目的。第二，在沉浸性這一方面，主要是指虛擬現(xiàn)實計算機系統(tǒng)的用戶可以在虛擬環(huán)境中產(chǎn)生視、聽、觸等方面感官上的認知。第三，在構(gòu)想性這一方面，則主要是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)來讓用戶自主發(fā)揮想象力，去探索一個未知的世界。這些特點讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)為多媒體交互設(shè)計提供了極大的支持。

三、基于虛擬現(xiàn)實的多媒體交互的重要性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)不斷發(fā)展，已經(jīng)成為多媒體交互設(shè)計領(lǐng)域的一個焦點，能夠?qū)崟r地對攝影機攝像位置、攝像角度等進行計算，然后增加相應(yīng)的圖像，再通過模擬仿真的操作來實現(xiàn)疊加功能，讓虛擬的信息可以在現(xiàn)實的世界中得到良好的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的多媒體交互設(shè)計成功地將虛擬世界呈現(xiàn)在屏幕上，然后以人為主體，使其發(fā)揮主觀性作用，實現(xiàn)高效的人機交互。若是虛擬畫面與真實畫面共存，就代表著虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的相關(guān)用戶正在超越現(xiàn)實，獲得真實的感官體驗。一般而言，人們接收信息與處理信息的感官主要包括視、聽、觸、嗅、味等方面，他們可以通過多種感官的協(xié)同作用，接收多種形式的信息。因此，人對信息的接收與處理能力非常好。而多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，讓計算機技術(shù)及相關(guān)設(shè)備對人們的感官協(xié)同作用進行了充分的融合與利用，即便尚未達到人們自然使用自身感官的程度，也正在朝著智能化方向進行創(chuàng)新發(fā)展。尤其是在虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下，多媒體可以利用聲音、圖像、數(shù)據(jù)等內(nèi)容實現(xiàn)人類和計算機之間的有效互動[3]。因此，在虛擬現(xiàn)實條件下的多媒體交互設(shè)計具有較大的開發(fā)空間，同時也有極大的應(yīng)用價值。

四、基于虛擬現(xiàn)實的多媒體交互設(shè)計分析

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍日漸廣泛，如電子休閑娛樂、博物館陳列與展覽、教育教學平臺系統(tǒng)等。筆者主要根據(jù)以下幾個方面來探討基于虛擬現(xiàn)實的多媒體交互設(shè)計。

（一）休閑娛樂領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實多媒體交互設(shè)計

在休閑娛樂領(lǐng)域，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn)多媒體交互設(shè)計，最為受關(guān)注的就是要采用影像式虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn)多媒體交互功能，尤其是在旅游行業(yè)，大多數(shù)都是采用360度全景影像來支持室內(nèi)定點導覽與戶外定點觀看等功能。其中，COOL 360這個制作軟件能夠應(yīng)用在影像式虛擬現(xiàn)實多媒體交互設(shè)計中，讓數(shù)字化照片可以形成完整的廣角影像，又或者形成360度的全景影像。在實際運用中，首先需要拍攝照片，并將照片數(shù)字化。通常可以采用相機與三腳架，環(huán)繞四周進行360度的拍攝，獲取連續(xù)的環(huán)場拍攝照片?？墒褂脪呙鑳x或者數(shù)字相機來對其數(shù)字化，形成數(shù)字化的連續(xù)影像。在這時，可以采用COOL 360軟件針對數(shù)字化影像進行自動處理，比如對齊、混合、變形調(diào)整，等等。其次，要對影像進行剪輯和完美調(diào)整，將影像縫合形成360度的全景影像。COOL 360軟件在實際運用中，具有操作比較簡單的特點，能夠直接觀看影像，有針對性地將每張照片的位置進行對齊性的調(diào)整，也可以對照片的顏色、亮度以及對比度等進行調(diào)整。最后就是要輸出影像。COOL 360軟件具有支持多種格式影像文件輸出選擇，其中虛擬現(xiàn)實的影像是UVR文件，能夠直接發(fā)布到網(wǎng)頁上。若是用戶要將其下載下來，則可安裝插件，讓用戶可以在瀏覽器直接觀看相應(yīng)的全景虛擬現(xiàn)實影像。這一影像全面展現(xiàn)了室內(nèi)和室外的景觀，在旅游業(yè)的旅游景點呈現(xiàn)、房間及餐廳環(huán)境預覽等方面發(fā)揮著很重要的作用，可以讓人們在體驗虛擬旅游時，獲得真實的感知。尤其是對于一些受到時間與成本等因素限制的旅游景點，人們可以充分利用虛擬旅游這一方式來獲得相應(yīng)的旅游體驗，滿足其需求[4]。

（二）數(shù)字展廳領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實多媒體交互設(shè)計

當前的數(shù)字展廳，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實多媒體交互方式來實現(xiàn)人機交互，即大屏幕多媒體友好交互。這一多媒體交互方式主要是通過光譜銜接的方式把計算機生成的虛擬環(huán)境和現(xiàn)實世界相連，通?？梢酝ㄟ^聲音、圖像、觸覺等各種添加元素讓人們產(chǎn)生真實的體驗感。總體而言，大屏幕多媒體交互式的展示系統(tǒng)建立在Web系統(tǒng)上，在實際的交互設(shè)計過程中，要在顯示屏幕的前方一側(cè)進行CCD攝像頭的安裝，要保證左右兩側(cè)各有一個攝像頭。人們在觸屏操作的過程中，能夠由CCD攝像頭來捕捉其實際操作，然后在跟蹤系統(tǒng)的功能支持下對人們的大屏幕多媒體交互操作進行實時跟蹤。通常而言，跟蹤程序系統(tǒng)蘊藏在計算機軟件之中，還可對跟蹤過程的轉(zhuǎn)換信號模式進行技術(shù)處理。大屏幕多媒體的觸摸平臺實際上就是一個虛擬平臺，是一種二維坐標點的設(shè)計。若是觸摸轉(zhuǎn)換信號中的觸摸點與二維坐標點相互對應(yīng)，則人們可以通過點擊操作來執(zhí)行相應(yīng)的功能。

此外，大屏幕多媒體交互設(shè)計可以拓寬人們的觀察視野。在對信息化圖像進行了有效的處理之后，通常呈現(xiàn)在人們視野中的內(nèi)容不是單純的虛擬世界，而是虛擬與現(xiàn)實相融合的世界，可以讓人們在進入這個世界時，其視野中的圖像和現(xiàn)實同步。在這個過程中，虛擬現(xiàn)實世界的各種信息都會遵循相應(yīng)的指令而隨時進行更新，可以實現(xiàn)大屏幕友好型的多媒體交互效果。這一大屏幕多媒體交互方式能夠跨越各種不同設(shè)備，不再限于通過電腦設(shè)備的投影儀來獲得信息，其應(yīng)用范圍已經(jīng)擴展到移動手機設(shè)備中。也就是人們利用手機操作，也可以實現(xiàn)多媒體交互功能，突破了時空限制，在不同的地點，可以自主獲取相應(yīng)的媒體信息。而且操作界面的空間比以往更大，人們在大屏幕友好互動過程中，可以隨時記錄其靈感，達到更好的互動效果。因此，大屏幕多媒體交互設(shè)計突顯出智能化的特點，涵括了動畫功能、語音功能等。在這個基礎(chǔ)上，結(jié)合文字信息，人們可以通過鼠標來點擊鏈接區(qū)域，就能夠根據(jù)彈出的對話框來自主選擇功能項，然后進入到交互的環(huán)節(jié)之中，參與到良好的多媒體交互體驗之中。

（三）教育教學領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實多媒體交互設(shè)計

在遠程教育思想指導下，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行多媒體交互設(shè)計，可以構(gòu)建起科學的教育教學平臺或者系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)教學提供極大的支持[5]。以通用教學系統(tǒng)為例，其架構(gòu)站點是B/S架構(gòu)，可通過.NET技術(shù)來存儲或查詢數(shù)據(jù)庫中的多媒體數(shù)據(jù)，能夠完成這一系統(tǒng)的科學規(guī)劃與開發(fā)。通過通用教學系統(tǒng)，教師能上傳教案到服務(wù)器，也可支持教師相互交流彼此的教案。而學生則可采用網(wǎng)絡(luò)查詢的方式查看教師的教案與多媒體教程，實現(xiàn)教學的多媒體交互，有利于提升學生的學習積極主動性。

在通用教學系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實多媒體交互設(shè)計過程中，需重視備課系統(tǒng)這個模塊的設(shè)計與應(yīng)用。這一備課系統(tǒng)要通過備課工具來實現(xiàn)，經(jīng)過授權(quán)的用戶可以下載備課工具相關(guān)插件，在本地機上予以運行。用戶可通過備課工具來將文字與圖片等素材插入到教案中，并通過縮略圖為系統(tǒng)中的課件、教案與案例等資源制作鏈接，有利于教師使用多樣化的素材來制作生動靈活的多媒體教案。而數(shù)據(jù)庫開發(fā)是通用教學系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實多媒體交互設(shè)計的另一個重要內(nèi)容，需要采用Managed Provider方法，讓DataSet與數(shù)據(jù)庫之間建立起相應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系，可通過ADO.NET技術(shù)來訪問數(shù)據(jù)庫。這就需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫鏈路，然后請求記錄集合，將其暫存到DataSet中。若是需要容納兩個及兩個以上的數(shù)據(jù)集合，則要再次請求記錄集合。在完成這些步驟之后，需將數(shù)據(jù)庫鏈路關(guān)閉，再在DataSet上繼續(xù)進行數(shù)據(jù)庫的操作，以達到訪問目的。由此可見，這一通用教學系統(tǒng)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學理念的指導下，使用了.NET與oracle等技術(shù)，并且以計算機網(wǎng)絡(luò)為重要的載體，可以朝著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展方向前進，推動虛擬現(xiàn)實多媒體交互的創(chuàng)新發(fā)展。

總而言之，虛擬現(xiàn)實多媒體交互設(shè)計是一個先進、新型的領(lǐng)域，主要依靠虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn)人機交互，注重發(fā)揮人的主體觀念，在未來的發(fā)展中，能夠在更多需求的刺激下產(chǎn)生更多的創(chuàng)意。因此，我們需要重視虛擬現(xiàn)實多媒體交互系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變與發(fā)展，要注重將其與現(xiàn)代各種科學技術(shù)進行結(jié)合，形成多重感應(yīng)的全面人機交互畫面，朝著更廣闊的發(fā)展空間邁步前進。