基于交互式虛擬技術(shù)的在線展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳藝妮

(安徽綠海商務(wù)職業(yè)學(xué)院 信息技術(shù)系,安徽 合肥 230601)

0 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展歷經(jīng)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)和服務(wù)經(jīng)濟(jì),目前已經(jīng)步入了體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的階段,人們?cè)谏詈拖M(fèi)過(guò)程中,不僅重視實(shí)物,更加看重的是服務(wù)和體驗(yàn)[1]。傳統(tǒng)的作品展示多采用實(shí)物展示或者圖片文字形式展示,用戶獲取產(chǎn)品信息的方式比較局限,信息獲取和購(gòu)買過(guò)程的體驗(yàn)性都比較差。基于交互式虛擬技術(shù)的作品在線展示,就是利用虛擬技術(shù),從用戶需求的角度入手。通過(guò)三維虛擬展示,為用戶提供與產(chǎn)品進(jìn)行交互式互動(dòng)的全新體驗(yàn),讓用戶能夠從各個(gè)角度觀察和體驗(yàn),獲取最全面準(zhǔn)確的產(chǎn)品信息,讓用戶能夠沉浸在更加多樣化的產(chǎn)品展示氛圍中,獲得美好的情感體驗(yàn)[2-3]。

1 交互式虛擬展示

1.1 交互式虛擬展示的概念

傳統(tǒng)作品展示布置在特定的展示空間中,關(guān)鍵展示要素包括展示空間、展示作品以及參觀者等。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)設(shè)計(jì)作品交易市場(chǎng)的繁榮,基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的交互式虛擬在線展示形式越來(lái)越受重視。但是,目前產(chǎn)品在線展示和在線交易的發(fā)展程度不一,缺乏針對(duì)特定類型和風(fēng)格的多樣化展示系統(tǒng),這在一定程度上影響了展覽品的展示與交易[4]5-7。建立基于交互式虛擬技術(shù)的在線展示系統(tǒng),規(guī)范產(chǎn)品的在線虛擬化展示管理,為用戶提供細(xì)節(jié)清晰的產(chǎn)品景象和產(chǎn)品資料下載服務(wù),同時(shí)保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)意受到保護(hù)。

交互式虛擬展示,就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù),高效整合數(shù)字化產(chǎn)品、場(chǎng)景設(shè)計(jì)以及展示模型,借助計(jì)算機(jī)三維虛擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)用戶與產(chǎn)品展示的交互,讓客戶感受到更加美好的展示效果。交互式虛擬設(shè)計(jì)不僅包括視覺(jué)效果,還會(huì)提供豐富的聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)信息展示[4]5-7。傳統(tǒng)的展示設(shè)計(jì)就是為用戶提供感官上的產(chǎn)品廣告,而交互式虛擬設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)展示形式的功能,還具備沉浸式、想象性、交互性的特征,提升了人機(jī)交互的人性化特質(zhì)[5]。

1.2 交互式虛擬展示系統(tǒng)分類

根據(jù)交互式虛擬展示的基本概念,其在線展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心是構(gòu)建生態(tài)化、全方位和可交互的虛擬環(huán)境。按照展示場(chǎng)景的生成方式,可以將交互式在線展示系統(tǒng)劃分為基于三維建模展示和基于圖像展示兩種。基于圖像的交互式虛擬產(chǎn)品展示是非常傳統(tǒng)的展示形式,突出表現(xiàn)在獲取快速和數(shù)據(jù)量小等,是商業(yè)展示領(lǐng)域的常用媒介,包括基于序列圖的展示和基于全景圖像的展示[6]?；趲缀谓５脑诰€展示主要是通過(guò)三維建模軟件完成場(chǎng)景和產(chǎn)品形象的構(gòu)建,更加關(guān)注細(xì)節(jié)、功能和結(jié)構(gòu)上的仿真效果。

產(chǎn)品的虛擬展示系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁└嘟换ソ涌?按照系統(tǒng)的沉浸程度將交互式虛擬展示系統(tǒng)分為桌面型、沉浸型和協(xié)作共享型。桌面型虛擬展示由一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn),通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀察虛擬世界,利用鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備控制虛擬展示效果。三維立體交互展示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性高、推廣性強(qiáng),但是交互方式和顯示系統(tǒng)水平限制了用戶的臨場(chǎng)體驗(yàn)感和沉浸感。沉浸型虛擬展示系統(tǒng)包括顯示系統(tǒng)、虛擬軟件和圖形處理系統(tǒng),利用數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器等傳感裝置,完成虛擬交互功能。在這種環(huán)境下,用戶的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)與外部環(huán)境都是分離的,用戶能夠全身心投入到虛擬展示環(huán)境中,完全沉浸其中。協(xié)作共享型虛擬展示系統(tǒng)是隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的,信息應(yīng)用和數(shù)據(jù)挖掘的深度、廣度都發(fā)生巨大變化,逐漸展現(xiàn)出集成化和網(wǎng)絡(luò)化的特征。共享型虛擬展示能夠同時(shí)為多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)用戶提供協(xié)同工作,網(wǎng)絡(luò)虛擬空間共享,將分布在不同位置的用戶有效的連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)協(xié)作共享目標(biāo)。

2 在線展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在線展示應(yīng)該為用戶提供良好的體驗(yàn),主要從感官體驗(yàn)、交互體驗(yàn)和情感體驗(yàn)三個(gè)層面來(lái)提升。感官體驗(yàn)是強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)之初,除了要對(duì)空間作品進(jìn)行建模,同時(shí)也要重視作品展示的軟裝,營(yíng)造出藝術(shù)氛圍濃郁的展示環(huán)境,為了更好地提升作品展示真實(shí)感,要采用1∶1的設(shè)計(jì)比例。交互體驗(yàn)是要為用戶提供優(yōu)秀的交互操作,用戶可以自我選擇展示的背景、燈光、角度等。情感體驗(yàn)是要按照層次提供瀏覽的滿足感和新奇感,空間的布局和作品擺放都可以根據(jù)用戶意見(jiàn)調(diào)整,在操作中滿足用戶情感體驗(yàn)。

第一要以用戶為主,在線展示方案設(shè)計(jì)之初,首先要考慮用戶需求,一切的研究設(shè)計(jì)都以用戶為中心,考慮用戶的關(guān)注點(diǎn)、興趣點(diǎn)和忽略點(diǎn),才能切身體會(huì)用戶需求,做出符合用戶情感需要的設(shè)計(jì)。在藝術(shù)作品在線展示系統(tǒng)中,用戶可以通過(guò)交互操作選擇不同的場(chǎng)景,也可以選擇系統(tǒng)內(nèi)置的展示場(chǎng)景等,可以看到物品不同環(huán)境下的特質(zhì)。第二要重視產(chǎn)品展示的真實(shí)性,既要對(duì)藝術(shù)作品有很好的修飾,同時(shí)也要還原藝術(shù)作品的真實(shí)性,作品比例、材質(zhì)和展示空間比例的真實(shí)性都要得到還原,要展示藝術(shù)作品的韻味和本質(zhì),又要賦予藝術(shù)品全新的內(nèi)涵,可以說(shuō)真實(shí)性越好,用戶的體驗(yàn)感受也就越好。第三要符合真實(shí)性的原則,通過(guò)用戶感官來(lái)傳遞信息,和傳統(tǒng)的信息傳遞有所不同,用戶可以從不同的方位、角度來(lái)瀏覽作品,對(duì)產(chǎn)品信息的了解更加全面，空間和時(shí)間不會(huì)限制作品的形象,能夠更好的確保展品的合理性和準(zhǔn)確性。

多媒體在線展示的特殊性決定了用戶可以根據(jù)思維轉(zhuǎn)變的情況跳躍式體驗(yàn)整個(gè)展示,例如點(diǎn)擊不同的鏈接或者不同的角度圖像等,可以主動(dòng)更改作品的展示背景、自主旋轉(zhuǎn)模型、隨意漫游在虛擬展示空間等,讓產(chǎn)品形象更加鮮活和多樣,滿足不同用戶的多樣化需求。在線展示系統(tǒng)是建立在強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的,能夠更加便捷的運(yùn)用色彩、配飾、燈光、點(diǎn)綴等,增強(qiáng)展品主題給用戶的體驗(yàn),讓展示效果更加豐富。

3 在線展示系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 SSH框架

藝術(shù)作品在線展示系統(tǒng)的框架采用以MVC模式為基礎(chǔ)的Struts+Spring+Hibernate的框架進(jìn)行開(kāi)發(fā)。MVC模式的應(yīng)用程序是以模型、視圖、控制器為核心,控制器完成信息接受,根據(jù)需求不同調(diào)用不同模型解決用戶請(qǐng)求,然后將系統(tǒng)處理結(jié)果反饋給視圖,通過(guò)界面向用戶輸出。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù),它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能,能夠永久性保存大量的數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)的可靠性和共享性,其分布式處理功能能夠支撐數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)操作,其中的信息準(zhǔn)則、視圖更新準(zhǔn)則、保證訪問(wèn)準(zhǔn)則、邏輯性和物理性獨(dú)立準(zhǔn)則都能為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大的支持。

3.3 B/S模式

本系統(tǒng)采用B/S模式進(jìn)行,這是目前最流行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架,能更好地適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展需要,用戶可以通過(guò)web瀏覽器訪問(wèn)資源,使用更加便捷,用戶可以在電腦、手機(jī)等終端設(shè)備上訪問(wèn)藝術(shù)作品在線展示系統(tǒng),降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本,一次性完成開(kāi)發(fā),從不同地理位置能夠訪問(wèn)同樣數(shù)據(jù)庫(kù),有助于信息保護(hù)和權(quán)限管理。

3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言

VRML是VRML聯(lián)盟發(fā)布的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言,為開(kāi)放、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、可擴(kuò)展的景象描述語(yǔ)言,該技術(shù)為網(wǎng)頁(yè)中的三維動(dòng)畫效果及用戶交互問(wèn)題的解決提供方案。該技術(shù)就是在用戶端提供三維圖形庫(kù),網(wǎng)頁(yè)運(yùn)行中根據(jù)需要著色和渲染,有效減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。

3.5 虛擬產(chǎn)品數(shù)據(jù)壓縮

產(chǎn)品的在線展示,需要全方位多角度的將產(chǎn)品細(xì)節(jié)還原出來(lái),所以展示模型的構(gòu)建必須盡可能的精細(xì)化,這也必然導(dǎo)致模型處理巨大的數(shù)據(jù)量。為了更好地解決數(shù)據(jù)量巨大對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的壓力,要進(jìn)行模型的精簡(jiǎn)。利用數(shù)據(jù)壓縮算法處理數(shù)據(jù),然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸,數(shù)據(jù)到達(dá)客戶端時(shí)再進(jìn)行解壓,降低網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力。虛擬展示數(shù)據(jù)壓縮流程如圖1所示。

圖1 虛擬展示數(shù)據(jù)的壓縮流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of the compression process of virtual display data

3.6 用戶興趣度優(yōu)化方案

在線展示系統(tǒng)應(yīng)該盡可能的減小存儲(chǔ)文件,所以除了對(duì)文件進(jìn)行壓縮處理之外,還需要不斷優(yōu)化虛擬場(chǎng)景。本文提出一個(gè)以用戶興趣度為基礎(chǔ)的Agent控制模型,用戶瀏覽產(chǎn)品整體時(shí),簡(jiǎn)化模型幾何形狀或者紋理,在用戶瀏覽局部細(xì)節(jié)時(shí),加載精細(xì)模型。該模塊能夠計(jì)算用戶的興趣度,通過(guò)查詢用戶日志和歷史記錄來(lái)掌握用戶的興趣,實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

定義A是用戶感興趣的內(nèi)容合集,即為用戶提供的共享對(duì)象集合。A是m×(m+n)的矩陣,用戶化身Avatari感興趣的內(nèi)容Contentj的序列可以表示為aij,其初始值為0。

定義P表示對(duì)內(nèi)容有過(guò)興趣的用戶集合,P是m×(m+n)的矩陣,pij是對(duì)內(nèi)容Contenti感興趣的化身Avatarj的序列,其初始值為0。

定義C表示的是用戶對(duì)興趣信息的反應(yīng)靈敏度,并將其稱為好奇度:

用戶化身為Avatari時(shí),感興趣的其他用戶化身表示為Avatarj,Avatarj過(guò)去感興趣的內(nèi)容可以表示為ajk。ci定義用戶感興趣的好奇度,按照用戶輸入的內(nèi)容,確定系統(tǒng)推薦給用戶的共享對(duì)象的表達(dá)式為:

wik←wik+wjk·ciajk(1≤k≤m+n)

用戶化身為Avatari時(shí),感興趣的內(nèi)容Contentj感興趣的內(nèi)容表示為pjk。系統(tǒng)給用戶推薦的其他用戶化身的內(nèi)容為:

4 在線展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

基于交互式虛擬技術(shù)的在線展示系統(tǒng),是以產(chǎn)品管理為基礎(chǔ),提供在線展示和展會(huì)服務(wù),同時(shí)對(duì)展品進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,收集用戶的瀏覽信息,為產(chǎn)品展覽交易等提供高效的信息展示平臺(tái),同時(shí)為決策提供信息支撐。系統(tǒng)用戶可以隨時(shí)隨地掌握展會(huì)、展品、專題展覽、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)等全面的藝術(shù)作品信息,獲取一個(gè)內(nèi)容豐富的信息資源網(wǎng),用戶可以收藏、點(diǎn)贊或者下載感興趣的展品信息等。

系統(tǒng)的功能包括視聽(tīng)模塊、交互模塊以及社交模塊三個(gè)部分,系統(tǒng)功能流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能流程圖Fig.2 Flow chart of system function

系統(tǒng)采用三層架構(gòu)的開(kāi)發(fā)模式,基于J2EE平臺(tái),按照MVC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)思想,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化和組件化開(kāi)發(fā),用戶可以通過(guò)B/S模式訪問(wèn)系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初,必須重視用戶心理模型的建立,通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)研的方式收集用戶需求、用戶行為習(xí)慣以及典型的心理活動(dòng),為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。圖3所示為在線展示系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。

圖3 在線展示系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The overall structure of the online display system

在線展示系統(tǒng)需要處理圖形渲染、光照以及交互等三維的圖形引擎問(wèn)題。用戶采用的是多用戶系統(tǒng),能夠根據(jù)客戶的瀏覽經(jīng)歷和習(xí)慣,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析計(jì)算,按照用戶的興趣實(shí)現(xiàn)商業(yè)智能配對(duì),建立起智能導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于VRML多用戶環(huán)境搭建,為用戶提供真實(shí)的體驗(yàn)環(huán)境,讓用戶的商品選擇、評(píng)估更加便捷。

5 結(jié)論

不同的產(chǎn)品具有不同的特性和內(nèi)涵,用戶獲取信息的關(guān)注點(diǎn)也不同,本文討論基于交互式虛擬技術(shù)的在線展示系統(tǒng),為用戶提供良好的感官體驗(yàn)、交互體驗(yàn)和情感體驗(yàn),有效提升用戶瀏覽的臨場(chǎng)體驗(yàn),更加全面的傳遞產(chǎn)品信息,對(duì)促進(jìn)產(chǎn)品展示的多樣化發(fā)展具有重要作用。