虛擬現(xiàn)實(shí)

馬嘉依

【摘要】藝術(shù)設(shè)計(jì)的平面效果圖，即便栩栩如生，也無法欺騙大腦，因其僅提供視覺上的體驗(yàn)。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一項(xiàng)新興的技術(shù)，它的空間性、感受性、交互性是它獨(dú)特的優(yōu)勢，在虛擬環(huán)境中我們的感官，除嗅覺外，無一不受刺激。若將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與藝術(shù)設(shè)計(jì)相結(jié)合，現(xiàn)代設(shè)計(jì)過程將發(fā)生巨大的變化，得到超乎先前的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)成為設(shè)計(jì)的一件新武器，一支新畫筆，會(huì)讓設(shè)計(jì)出現(xiàn)很多新的變化，本文將根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)在設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，對(duì)這些可能性進(jìn)行分析與論述。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);藝術(shù)設(shè)計(jì);空間;交互

在藝術(shù)設(shè)計(jì)的行進(jìn)中，我們一直在討論有關(guān)“人”的問題——比如一個(gè)產(chǎn)品是否達(dá)到人的心理需求、一件裝置是否符合人機(jī)原理、一套設(shè)施是否安全等等。出于這些考慮，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)總是需要進(jìn)行各種模擬，在模擬中找出可能存在的問題并逐一解決，完善產(chǎn)品。這一過程純粹靠想象和平面推演是難以實(shí)現(xiàn)，此時(shí)就需要模型的參與。CAD技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用在很大程度上替代了繁復(fù)的實(shí)物模型制作與模擬過程，但傳統(tǒng)CAD模型的局限在于，視角轉(zhuǎn)換操作繁復(fù)，不能實(shí)現(xiàn)流暢的人機(jī)交互，削弱了感官可以獲得的信息，從一定程度上限制了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性思維。此外，CAD模型的建立往往要求設(shè)計(jì)師有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)字邏輯，并且修改起來比較困難，對(duì)設(shè)計(jì)師有專業(yè)技術(shù)上的要求。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用和虛擬模型出現(xiàn)，不僅使模擬過程操作更加簡便，也能營造出逼真的虛擬環(huán)境，對(duì)產(chǎn)品及其使用條件進(jìn)行更加全面的模擬。隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展與推廣，它在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域必將有著廣泛的應(yīng)用。

1. 概述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)，就是虛擬和現(xiàn)實(shí)的相互結(jié)合，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，然后通過多種傳感設(shè)備使用戶“進(jìn)入”到該環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有沉浸、交互、構(gòu)想三個(gè)基本特征。它強(qiáng)調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導(dǎo)作用，使用者對(duì)接受的信息做出反應(yīng)時(shí)，設(shè)備會(huì)根據(jù)使用者的行為發(fā)生相應(yīng)的變化，用戶能夠用多種傳感器與多維信息的環(huán)境發(fā)生交互作用。不同于過去的人只能以定量計(jì)算為主的結(jié)果中得到啟發(fā)從而加深對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，人有可能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感知和理性的認(rèn)識(shí)從而深化概念和萌發(fā)新意。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具備多個(gè)感知方式，所獲得的多維化信息更加生動(dòng)，更符合人的習(xí)慣。相對(duì)與傳統(tǒng)的CAD技術(shù)只能從外部觀察模型，它給了用戶更加直觀豐富的感受與便捷的操作，它所創(chuàng)造的身臨其境的、多維化的環(huán)境更能激發(fā)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性思維。

2. 虛擬模型——開發(fā)空間想象力的利器

從產(chǎn)品到建筑，每一件設(shè)計(jì)的成果都是立體的、三維的。從設(shè)計(jì)草圖到產(chǎn)品模型，設(shè)計(jì)流程決定了設(shè)計(jì)師一定要能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品二維到三維的轉(zhuǎn)化，這就要求設(shè)計(jì)師具有空間思維的能力。但是在日常生活中，我們每一次所看到的都只是物體在我們有限視角范圍內(nèi)的一個(gè)部分，即使生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生的習(xí)慣性思維讓我們的大腦能夠捕捉到三維物體與二維圖像的差別，我們?cè)谖唇?jīng)過引導(dǎo)與訓(xùn)練時(shí)——試想我們一開始接觸繪畫的時(shí)候，也總是更容易將物體表現(xiàn)得平面化。從認(rèn)識(shí)立體幾何開始，我們都在訓(xùn)練大腦讓它能夠整合所接受的信息在想象中呈現(xiàn)出空間的概念，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的空間性，正適合用來開發(fā)設(shè)計(jì)師的空間想象力。

2.1 對(duì)建筑與環(huán)境的直觀認(rèn)知

長期以來，建筑環(huán)境設(shè)計(jì)始終是建筑設(shè)計(jì)師和工程師的專業(yè)領(lǐng)域，他們通過專業(yè)的學(xué)習(xí)，能夠從工程設(shè)計(jì)圖紙、各樓層的平面設(shè)計(jì)圖在腦海中想象出建筑的樣子，也可以將自己腦海中的建筑用平面的線條繪制出可以與同行交流的設(shè)計(jì)圖。這些都依賴于強(qiáng)大的空間構(gòu)想能力。但是，很少有人可以不借助豐富的觀察學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，憑空構(gòu)想出一棟復(fù)雜且合理的建筑。傳統(tǒng)的積累經(jīng)驗(yàn)的方式，通常是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的實(shí)地考察與圖片瀏覽，而如果運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不但省去了用于趕路的時(shí)間與費(fèi)用，更能隨時(shí)探究其中的細(xì)節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所構(gòu)造虛擬環(huán)境，打破了時(shí)間與空間的限制，甚至對(duì)于一些與當(dāng)?shù)靥厥猸h(huán)境相結(jié)合的建筑，可以體會(huì)隨時(shí)間變化不同光線、不同季節(jié)中建筑所呈現(xiàn)的不同效果。身臨其境地處在建筑之中進(jìn)行體會(huì)探索，形成更加直觀的、感性的空間概念。

2.2 直觀感受變化 完善思維概念

在設(shè)計(jì)中，出于視覺效果的要求、人機(jī)工程的考慮、制造工藝的限制等等，常常要對(duì)物件的尺寸、斜邊角度、安放位置進(jìn)行多次的斟酌與修改。但是當(dāng)我們嘗試一個(gè)新領(lǐng)域的時(shí)候，對(duì)尺寸變化造成的影響只能憑經(jīng)驗(yàn)估算。對(duì)于尺寸調(diào)整所造成的視覺效果的變化，很難通過想象來達(dá)到準(zhǔn)確的預(yù)估。通過虛擬模型，設(shè)計(jì)師能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)尺寸變化更直接的體會(huì)。比如廚房操作臺(tái)高度的設(shè)計(jì)，我國的廚房設(shè)計(jì)中，操作臺(tái)的高度在很長時(shí)間里沒有一個(gè)固定的參考。但操作臺(tái)本身是用戶在廚房中停留最久的地方，對(duì)于廚房規(guī)劃非常重要。操作臺(tái)如果高度過低，會(huì)使操作者彎腰低頭，對(duì)頸椎造成傷害;高度過高，會(huì)加大手腕的彎曲程度，對(duì)腕骨造成損傷，并且不恰當(dāng)?shù)牟僮髯藙荻紩?huì)讓操作者更容易產(chǎn)生疲勞感，不但降低了用戶體驗(yàn)，而且增加安全隱患。如果把虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)與廚房設(shè)計(jì)相結(jié)合，在調(diào)整操作臺(tái)高度的時(shí)候，設(shè)計(jì)師就可以通過模擬操作過程進(jìn)行親身的體會(huì)，隨意改變操作臺(tái)高度和灶爐與操作臺(tái)邊緣的距離、兩個(gè)灶爐之間的距離等，實(shí)驗(yàn)出最符合人機(jī)的布局。通過對(duì)虛擬模型的改變，能夠清晰地認(rèn)識(shí)到尺寸變化對(duì)空間形成的不同效果，完善空間思維。

3. 應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 實(shí)驗(yàn)的操作更加簡便

許多產(chǎn)品的完成都需要進(jìn)行多次的實(shí)驗(yàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加入，能夠節(jié)省成本，并使實(shí)驗(yàn)的操作得到簡化。談到模擬試驗(yàn)，不能不提到虛擬原型技術(shù)。隨著CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字原型已經(jīng)成為了實(shí)體模型通用的替代技術(shù)。但是CAD模型的建立過程非常數(shù)字化，模型的視覺效果也不夠理想，通過觀察CAD模型改進(jìn)外觀設(shè)計(jì)與總體布局則要求用戶有很高的專業(yè)度。虛擬原型技術(shù)則在CAD原型技術(shù)的基礎(chǔ)上增添了強(qiáng)大的可視化優(yōu)勢和交互探索的功能，使用者可以更大程度地對(duì)模型進(jìn)行觀察，并且可以直接操縱和修改，模擬實(shí)驗(yàn)也變得簡易了很多。以汽車為例，出于安全的考慮，通常需要通過碰撞實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)汽車的性能。CAD/CAE軟件模擬的汽車碰撞需要將汽車分解為有限單元，計(jì)算碰撞中各個(gè)單元的受力情況，計(jì)算量大，需要的時(shí)間周期很長。用虛擬環(huán)境來模擬碰撞，只需在風(fēng)洞中測定出空氣力學(xué)數(shù)據(jù)，模擬出碰撞環(huán)境，就可以投入車輛模型進(jìn)行試驗(yàn)，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，降低了實(shí)驗(yàn)的物理門檻。

3.2 打破時(shí)間與空間的限制

設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中所受到空間與時(shí)間的制約大體可以分為兩方面——設(shè)計(jì)中所受到的制約與交流中所受到的制約。設(shè)計(jì)中，當(dāng)設(shè)計(jì)的是一件要經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)或是隨時(shí)間變化會(huì)暗藏巧思的作品時(shí)，我們常常想要看到它在某個(gè)時(shí)間里的狀況。比如一個(gè)建筑，當(dāng)我們想要讓它和環(huán)境結(jié)合，隨四季變化展現(xiàn)出不同景色的時(shí)候，虛擬環(huán)境的模擬就很適合在此時(shí)得到應(yīng)用。而越野車一類會(huì)應(yīng)用在不同環(huán)境中的產(chǎn)品，可以進(jìn)行真實(shí)環(huán)境的測評(píng)，通過虛擬路面環(huán)境的模擬來檢驗(yàn)性能，排除隱患，保證安全性。當(dāng)然，也可以在真實(shí)環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品外觀進(jìn)行調(diào)整，使產(chǎn)品有更高的適配度，適應(yīng)復(fù)雜的市場環(huán)境。交流中，當(dāng)不同地域的設(shè)計(jì)師進(jìn)行交流時(shí)，也可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模擬將作品進(jìn)行生動(dòng)直觀的呈現(xiàn)，打破地域的限制。虛擬原型存在在因特網(wǎng)中，具有漫游特性和實(shí)時(shí)交互特性。不同于實(shí)物模型在異地測評(píng)時(shí)存在地理限制 ，所有設(shè)計(jì)人員都可以實(shí)時(shí)對(duì)原型進(jìn)行評(píng)價(jià)。虛擬模型不僅可以實(shí)現(xiàn)多角度的觀察，還可以提取出每個(gè)相對(duì)獨(dú)立的組成部件（比如汽車的輪胎、車門等）進(jìn)行細(xì)節(jié)的觀察，并且結(jié)合其他工具可以對(duì)原型的各方面性能進(jìn)行模擬預(yù)測。通過虛擬技術(shù)，所有設(shè)計(jì)人員的修改意見都能在第一時(shí)間得到反饋，避免了龐大體系中信息流動(dòng)的時(shí)間差，降低了信息傳遞的難度，縮短了進(jìn)行調(diào)整所需要的時(shí)間，優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程。

3.3 貼近客戶

相對(duì)于其他的藝術(shù)設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)設(shè)計(jì)可以說是在“真實(shí)”環(huán)境中完成的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，因此，更能接近客戶的環(huán)境，理解客戶的訴求。在一個(gè)個(gè)模擬出的真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行探索，用合理的方式改善人在這個(gè)環(huán)境中的體驗(yàn)，更貼近設(shè)計(jì)師“將生活變得更加美好”的理想，也能更好地理解和實(shí)現(xiàn)客戶對(duì)于生活和娛樂的實(shí)際需求。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的心理訴求愈加多樣，消費(fèi)動(dòng)機(jī)愈加復(fù)雜，很多產(chǎn)品已經(jīng)不僅僅是起到功能性作用。設(shè)計(jì)也逐漸開始攜帶更多的人文關(guān)懷，虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的模擬正符合這一趨勢。另一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也可以應(yīng)用在產(chǎn)品展示當(dāng)中，讓客戶對(duì)產(chǎn)品有更加全面的認(rèn)知，讓設(shè)計(jì)師和客戶能有更加順暢的溝通。

4. 結(jié)語

十幾年前，在漫畫、小說和影視作品中，就出現(xiàn)過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的想象。而如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一步步開始完善，走進(jìn)人們的生活，曾經(jīng)的幻想逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。但對(duì)大多數(shù)人而言，虛擬現(xiàn)實(shí)仍然是一個(gè)充滿科幻感的，“新”的概念。這種“新”一方面是因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)還沒有得到廣泛的應(yīng)用推廣，另一方面是它與以往出現(xiàn)的新技術(shù)有很大的不同——不同于很多新技術(shù)給人嚴(yán)謹(jǐn)晦澀、只屬于專業(yè)領(lǐng)域的感覺，它是感性的、充滿想象力的，對(duì)于非專業(yè)人士也會(huì)有廣泛的吸引力。在一些科技主題的影視作品中，常常會(huì)有主角進(jìn)入虛擬世界歷險(xiǎn)的設(shè)定，體現(xiàn)出大眾對(duì)這一新技術(shù)在娛樂應(yīng)用方面的想象與向往。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就像一個(gè)打開的潘多拉魔盒，吸引著各個(gè)領(lǐng)域的人對(duì)它的無限可能進(jìn)行暢想。而對(duì)于設(shè)計(jì)師——新技術(shù)的先行者而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)更是有著特別的意義。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多感官、身臨其境性和簡潔的交互手段與藝術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)合，打破了現(xiàn)實(shí)中的諸多限制，讓設(shè)計(jì)師擁有了極高的創(chuàng)造性，為設(shè)計(jì)師的探索造就了一個(gè)自由的、“天人合一”的藝術(shù)氛圍，讓設(shè)計(jì)師保證產(chǎn)品性能的同時(shí)更有條件進(jìn)行更高層面的設(shè)計(jì)，提升產(chǎn)品的藝術(shù)內(nèi)涵。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟與應(yīng)用，它對(duì)于藝術(shù)設(shè)計(jì)的許多領(lǐng)域都將起到革新的效果。

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