增強現(xiàn)實環(huán)境下的視覺傳達設計探究

劉明寬

摘要：為了探究增強現(xiàn)實環(huán)境下視覺傳達設計的新思路、新方法。研究了當前增強現(xiàn)實技術的實現(xiàn)機制，并且對應用案例進行了具體分析，結合技術優(yōu)勢進行視覺傳達設計。得出增強現(xiàn)實環(huán)境下的視覺傳達設計理念。在增強現(xiàn)實環(huán)境下進行視覺傳達設計的過程中要注意“增強”的信息的傳達效果，以用戶體驗為核心，避免單純的形式更替，其次在視覺上要保證一定的可信度，與真實世界相匹配，最后在交互層面要達到直觀清晰的傳達效果。

關鍵詞：視覺傳達設計 增強現(xiàn)實 信息傳達 交互設計 三維設計

中圖分類號：TB47

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（ 2021） 03-0128-03

引言

5G時代的到來，為虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等技術的發(fā)展打上了強心針。特別是增強現(xiàn)實技術具有搭載在移動終端上的優(yōu)勢，使其擁有比虛擬現(xiàn)實更大的發(fā)展?jié)摿?，這種全新的技術創(chuàng)造了一種前所未有的視覺傳達方式。本文簡要介紹了增強現(xiàn)實技術的基本概念和實現(xiàn)機制，并分析了當前視覺傳達設計的發(fā)展趨勢，論述了增強現(xiàn)實技術與視覺傳達設計相融合的應用優(yōu)勢，最后探究了在增強現(xiàn)實環(huán)境下視覺傳達設計的核心理念。

一、增強現(xiàn)實技術概述

（一）基本概念

增強現(xiàn)實（Augmented Reality;簡稱AR），是指通過計算攝像機角度及位置信息后配合圖像分析技術，將虛擬的數(shù)字內容與真實世界的場景環(huán)境進行融合進而與之交互的技術。這種技術于1990年由波音公司的研究員Tom Caudell提出，隨著移動智能終端運算能力的提升，增強現(xiàn)實的應用也越來越廣，目前常見其應用于教育、培訓、醫(yī)療、廣告等行業(yè)。

（二）實現(xiàn)機制

增強現(xiàn)實能夠將現(xiàn)實世界與數(shù)字世界融為一體，而數(shù)字世界的內容涵蓋了從圖像到視頻，從二維圖像到三維模型的海量信息。因此對應不同的使用環(huán)境有不同的執(zhí)行方案。

1.基于標記的AR

基于標記的AR是全世界最流行的方法之一，這種機制需要通過攝像頭識別特殊的觸發(fā)標記來實現(xiàn)，而這個標記可以是從二維碼到印刷圖片的任何平面對象。當攝像機捕捉并識別到觸發(fā)標記時會在屏幕端呈現(xiàn)出對應的AR內容，這里的內容可以是三維模型或一段完整的視頻，能夠有效地擴展平面內容的傳達能力。

基于標記的AR技術常見于與科普類型書籍配套的移動應用。用戶只要打開AR應用并將攝像頭對準書本上的標記或圖片，設備就可以自動識別出對應頁面的虛擬信息。圖片識別完成后二維的視頻或三維動畫可以立即開始，并且跟蹤到頁面上的對應位置。用戶還可以移動實體書，看到虛擬世界的內容“粘”在真實的頁面表面。

2.基于地理位置的AR

這種技術依賴GPS數(shù)據(jù)定位系統(tǒng)，集成方向和速度識別來計算用戶的位置信息，進而讓用戶在不同位置體驗到對應的AR內容。將增強現(xiàn)實虛擬的內容與特定的地理位置聯(lián)系在一起，可以為用戶實時推送附近的街道、地標等信息或是商業(yè)廣告。這種技術的經(jīng)典案例之一就是2016年火爆全球的AR手游《Pokemon GO》，它讓玩家在現(xiàn)實世界的不同位置可以捕捉到不同的AR“寶可夢”。這樣的方式可以大大提高視覺傳達的實時性，隨時隨地提供對應的線下信息。

3.基于投影的AR

投影AR是將數(shù)字內容或界面通過投影的方式呈現(xiàn)，并且允許用戶與投影進行交互的技術。通過感知真實表面上的光反射差異進行操作判斷，特定的變化會觸發(fā)程序做出相應的反應，但這種方式對現(xiàn)實環(huán)境的光照條件有一定要求，限制較大。其最大的優(yōu)勢在于解放了屏幕的狹小空間，將交互范圍擴展到任意平面甚至是人體本身，例如美國的Ritot智能投影手表，可以將手臂變成投影的幕布，投射可交互的圖片或文字信息，具有極高的用戶黏度。

從增強現(xiàn)實的實現(xiàn)機制來看，AR其實就是為真實的物理世界提供了一種更加實時和智能的信息傳達方式。它不像虛擬現(xiàn)實一樣將現(xiàn)實世界完全隔絕，再創(chuàng)一個獨立的虛擬世界，而是增強現(xiàn)實生活的體驗，以最易懂和極具視覺吸引力的方式提供信息。

二、增強現(xiàn)實技術與視覺傳達設計的融合

（一）視覺傳達設計的發(fā)展趨勢

1.從二維向三維四維發(fā)展

傳統(tǒng)的視覺傳達設計通常在平面內組織文字、圖形等二維信息來進行信息傳遞，而在數(shù)字技術和移動端產品飛速更新的背景下，視覺傳達設計也開始尋求更加新穎的方式來吸引用戶的眼球。

首先是從傳統(tǒng)平面向三維設計方向發(fā)展，特別是對于產品相關的設計內容，三維的方式在呈現(xiàn)過程中可以更加真實的還原產品細節(jié)特征，視覺上也更加突出。例如在包裝設計中，利用三維技術對產品進行建模和材質的制作，可以讓用戶看到立體化的產品，大大提高了視覺傳達的準確性，將最終的設計成果用最接近現(xiàn)實的方式呈現(xiàn)。同時3D模型可以在多平臺多終端無縫切換，可以讓用戶更直觀地獲取產品的細節(jié)信息。

其次視覺傳達設計正在融入時間的概念，向四維形態(tài)發(fā)展。典型的案例如動態(tài)電影海報，這種動態(tài)海報常見于移動端，從形式上看，相較于傳統(tǒng)靜態(tài)海報更具有用戶黏性，用戶停留時間更長。從內容上來看，此類動態(tài)海報敘事性更強，種類更為豐富，既具備了平面電影海報的質感，又在內容傳播量以及呈現(xiàn)形式上繼承了“預告片”的優(yōu)點，提高了信息傳播的效率和視覺吸引力。

2.從靜態(tài)向動態(tài)發(fā)展

隨著新媒體的不斷發(fā)展，動態(tài)化的設計也被廣泛運用于圖形、文字的設計中。較之靜態(tài)的視覺信息，動態(tài)的視覺信息更能吸引受眾的注意，同時傳遞更多的信息，大大增加了視覺傳達的趣味性和可讀性。

在交互界面的視覺傳達上也開始逐步采用動態(tài)的表現(xiàn)手法，通過模仿自然的運動規(guī)律賦予界面動態(tài)交互效果可以給用戶帶來更愉快和親切的感受，而在動畫中體現(xiàn)更多的‘‘人情味”可以帶來更愉悅的用戶體驗。視覺傳達設計的最終目的是使設計能夠引起受眾的注意，顯然動態(tài)的視覺符號相比于靜態(tài)的平面圖形更加奪人眼球，也更能達到傳達信息和情感的目的。

（二）增強現(xiàn)實技術的應用優(yōu)勢

1.實時可視化

AR技術以實時渲染實時預覽為基礎，同時他可以與周圍環(huán)境交互的特性讓這一技術大大提高了視覺信息傳達的效率，并且更加直觀。這一點突出體現(xiàn)在對設計方案的實時呈現(xiàn)上，基于AR技術可以讓以往只能通過效果圖或概念圖才能看到的設計效果提前呈現(xiàn)出來，并且還原真實應用場景的光影細節(jié)等效果。例如宜家開發(fā)的AR應用，可以將沙發(fā)模型在室內環(huán)境中實時渲染出來，讓用戶提前看到家具放在家中的真實場景。

2.補充上下文信息

由于基于標記的AR技術實現(xiàn)較為簡單，并且具有實時性強，虛擬信息與標記對象匹配的特性，因而可以為當前的現(xiàn)實對象提供虛擬信息的補充。典型的應用場景例如博物館的導視和藏品介紹界面，可以利用AR技術避免在展品周圍堆砌大量的文字描述，而是將信息和藏品以虛實結合的方式共存在一個畫面中。如用戶參觀油畫作品時，可以通過AR掃描從屏幕端看到這副油畫的創(chuàng)作時間、作者生平信息等內容;用戶還可以直接與油畫互動，獲取油畫中人物的介紹。此外，用AR補充的上下文信息可以以更加生動的形式呈現(xiàn)而非僅限于枯燥的文字說明，如動態(tài)表現(xiàn)或是交互的形式都會更加吸引用戶的眼球，具有更好的傳達效果。

3.身臨其境的體驗

新媒體的出現(xiàn)讓視覺傳達進入了讀屏時代，這就使得極大比例的信息傳達是通過屏幕進行的。但AR技術可以突破這種屏幕傳達的局限，完全打開用戶的視野，同時解放用戶的雙手，把虛擬的界面和信息直接融入真實世界。讓數(shù)字世界和物理世界之間的邊界趨于消失，讓它們以全新的方式進行融合，可穿戴設備也是未來的趨勢。通過AR科技，將兩個世界的精彩融于一體，讓用戶可以在真實世界和數(shù)字世界之間自由穿梭。例如想要探索侏羅紀時代的生活，用戶可以真正地走在恐龍身邊，這種臨場感極強的視覺傳達方式相比于當前的屏幕閱讀效果更好，沉浸感更強，也更能給用戶視覺上的震撼。

三、增強現(xiàn)實環(huán)境下的視覺傳達設計理念

（一）信息的增強

視覺傳達設計的目的就是以視覺的方式向用戶傳達信息，而對于增強現(xiàn)實環(huán)境而言，視覺上由傳統(tǒng)的平面空間轉移到了現(xiàn)實環(huán)境中。因此在增強現(xiàn)實環(huán)境下，首先要做到的就是對現(xiàn)實世界信息的增強，這里的信息并不局限于文本，還包括圖片、3D對象、聲音等，而存在形式包含了虛擬信息和現(xiàn)實世界中的信息。信息的增強一方面指的是對現(xiàn)實世界信息的補充，另一方面則是指傳統(tǒng)平面媒介傳達無法實現(xiàn)的3D效果，動態(tài)效果等，通過運用這些新穎的傳達手段吸引用戶并提高傳達效率。

博物館內增強現(xiàn)實技術的運用就是其對信息增強的典型案例，AR技術允許用戶同時與虛擬和現(xiàn)實的層面進行互動（Va…no，1998）?，F(xiàn)實環(huán)境的復雜信息得到了保留，并在虛擬信息的加持下重塑，這也是AR技術應用于日常場景的核心優(yōu)勢。例如日本開發(fā)的一款AR應用《ARART》讓很多博物館中珍藏的世界名畫“活—了起來，通過AR掃描可以讓觀者看到動畫化的畫中場景，讓蒙娜麗莎眨眼，讓梵高的向日葵緩緩凋謝。另一個利用AR技術做視覺信息增強的應用是大英博物館三星數(shù)碼探索中心里展示的“獻給雅典娜的禮物”，這款APP設計了一個冒險游戲。通過AR的形式將冒險的謎題隱藏在虛擬的內容中，用戶在解謎的過程中享受獲取知識帶來的樂趣，同時這些虛擬內容也在承擔著導游的任務，串聯(lián)起整個游覽過程。這樣傳達的信息會激發(fā)觀眾強烈的好奇心與探索的欲望，讓參觀變成一場有趣的探險。

這種信息的增強還體現(xiàn)在對于冗雜信息的重新排列上，傳統(tǒng)的平面視覺傳達信息通常平鋪直敘，遵循平面設計的原則，通過對齊、親密性、對比和重復等手段排列組合圖片與文字，達到引導觀者視線和傳達信息的目的。但在增強現(xiàn)實環(huán)境下，這些信息得到了全新的呈現(xiàn)方式，結合交互的手段讓信息變成可以選取的虛擬選項卡，從而降低了視覺上的復雜度，以一種非常清晰直觀的方式呈現(xiàn)。例如拉脫維亞國家藝術博物館就推出了一款移動端的AR應用，游客只需下載就可以訪問博物館提供的額外AR內容，當游客掃描繪畫作品時會自動浮現(xiàn)出包含作品各種信息的選項卡，可以從中了解有關繪畫、藝術家及其繪畫主題背后的更多信息。這種將內容折疊隱藏的方式給了用戶自主選擇的權利，游客能夠選取自己感興趣的部分進行探索，由被動變主動，并且數(shù)字化的信息脫離了枯燥文字的限制，可以以任何更為有趣的形式展開，還可以實時更新，提供與展品相關聯(lián)的更多內容。

（二）與環(huán)境的融合

為了看起來真實，AR對象必須像現(xiàn)實世界中的對象一樣，能夠與環(huán)境自然融合，用戶在視覺上才會有沉浸感。場景中的對象，特別是三維對象，需要在物理上給用戶足夠的可信度才能達到合理的視覺效果。因此，環(huán)境中的每一個對象，無論虛實，都要與整體環(huán)境相容，以提高用戶的沉浸感，減少無關信息的影響，交互設計也要盡可能符合用戶在真實世界的行為和反饋。 這種與真實世界的匹配主要體現(xiàn)在6個方面：

1.有固定的錨點

對于固定的AR對象，需要“粘”在現(xiàn)實世界中的一個點上，比如墻，地板或天花板等。這意味著即使用戶處于運動狀態(tài)下，這些虛擬的物體會停留在它們所處的位置。即使左右晃動手機，桌上的AR杯子也不會跳動，就像它原本就在桌上一樣。

2.適當?shù)拇笮”壤?/p>

虛擬的AR對象應該與現(xiàn)實環(huán)境中的真實物體大小成比例，同時虛擬對象也應該與現(xiàn)實對象一樣在不同距離的透視下呈現(xiàn)大小的變化。

3.與環(huán)境的互相遮擋

如果想讓AR的虛擬對象看起來真實就必須遵守遮擋規(guī)則，這意味著需要通過硬件以了解現(xiàn)實物體在房間的位置。舉例來說，通過AR在房間中放置了一把虛擬的椅子，那么當椅子前有一個桌子的時候，椅子應當被桌子遮擋住。

4.匹配的光照和陰影

與真實世界中的對象一樣，虛擬的AR對象需要對不同的光照條件作出不同的響應，如果移動一個物體，那么他的陰影也需要像現(xiàn)實生活中一樣移動。

5.與現(xiàn)實對象不重疊

虛擬對象永遠不應與現(xiàn)實世界的對象重疊，對于飄浮在空中的虛擬對象如氣球或飛機同樣要避免與空中的實體對象穿插。

6.識別環(huán)境

最后一個是最難實現(xiàn)的環(huán)境識別，這意味著需要AR技術能夠識別現(xiàn)實世界中的所有獨立對象，例如需要理解哪里有桌子，椅子，書柜以及他們的實際高度位置等信息，進而保證虛擬對象在空間中移動時可以自動追蹤真實世界。

由華為開發(fā)的AR數(shù)字地圖就很好的解決了與環(huán)境融合的問題。這一項目以敦煌莫高窟為創(chuàng)作背景，通過采集高精度掃描數(shù)據(jù)重塑了一個虛擬的莫高窟空間，并且在這個基礎上進行虛擬內容的疊加。這一技術的實現(xiàn)首先解決了錨點固定和環(huán)境的遮擋問題，因為已經(jīng)有了厘米級別的虛擬莫高窟為基礎，再將創(chuàng)作的九色鹿，飛天等形象疊加在上面就可以很好地避免互相穿插產生的違和感。同時這些虛擬形象會與真實世界的光影產生交互，在地面和形象本體上投射真實的陰影效果，在視覺上給觀者以真實感。此外這款AR應用還提供了莫高窟的導覽系統(tǒng)，當用戶行走在觀景道路上時，通過屏幕可以看到沿路引導游客行動的一串飛舞的花瓣，動態(tài)的花瓣結合實時的光影系統(tǒng)讓整個沿路的風景看起來十分唯美，同時也起到了實時導覽的作用，讓用戶以自然的方式接收信息。

與環(huán)境相融的設計理念其核心目的是在用戶不知不覺中疊加AR的虛擬內容，這種內容包含兩個層面，一是UI界面，以前文提到的華為AR地圖為代表，將傳統(tǒng)的文字圖形導航界面轉換為清晰的AR指引，真正做到了消除人機界面，減輕了用戶通過視覺轉義接收信息的負擔。其二是虛擬的三維對象，當數(shù)字化的3D元素與周圍真實世界完美融合時，會大大提高用戶的沉浸感，信息的傳達將更加直接明了，同時這也打開了設計師廣闊的創(chuàng)作空間，無論是千年前壁畫上的神獸還是遠古時期的恐龍，都可以通過AR的方式讓他們走進真實的世界，帶給用戶震撼的視覺體驗。

（三）清晰自然的反饋

由于AR環(huán)境可交互的特性，在視覺上的反饋也要做到清晰且易于識別才能正確直觀的傳達信息，這就包括了內容無歧義、狀態(tài)可見和顯示合理三點要求。

1.到視覺上的直接反饋，例如當用戶“抓取眼前的虛擬箱子”，那么得到的反饋一定是與指示相對應的對象產生了“被抓取”的變化，這種對應關系可以通過高亮顯示或是用明確的特定色彩提示用戶是否選中，用視覺上的變化來提示用戶做出了正確的操作。

2.狀態(tài)可見要求系統(tǒng)時刻清晰的顯示當前所處狀態(tài)，在正確的時間提供正確的狀態(tài)，讓用戶時刻了解剛完成什么、現(xiàn)在在做什么、接下來要進行什么，比如在加載內容時要提供進度條或Ioading圖標提示用戶稍作等待，當加載完成要有信息提示“已完成加載”等，給予視覺上的指示可以讓用戶降低緊張感，提高用戶對產品的信心。

3.顯示合理則要求以最精煉的呈現(xiàn)方式來傳達信息，降低用戶焦慮和不安，在讀屏時代用戶已經(jīng)被海量的信息轟炸，而AR環(huán)境是以現(xiàn)實世界為界面添加信息，因此要盡量避免同時展示大量的消息或其他內容，盡量用圖片或3D內容傳達信息。

在實際的設計過程中可以采用虛擬的AR指示符號以及高亮顯示的按鈕來引導用戶操作，并且在用戶采取行動后給予及時的反饋，這種反饋可以是動畫形式或是結合聲音與振動反饋一起的多感官傳達，可以更好地達到信息傳達的效果。例如在航天領域，增強現(xiàn)實技術可以幫助宇航員在非航天環(huán)境下練習維持空間站的工作。使用AR眼鏡，工作人員可以脫離枯燥晦澀的工作手冊，轉而接收更加視覺化的工作指導。NASA推出的AR應用“Project Sidekick”使用HoIoLens提供虛擬的插圖和指令來幫助機組成員執(zhí)行復雜的任務。在AR眼鏡的幫助下，工程師無需花費大量時間閱讀紙質的說明書，而是可以看到部件的虛擬模型覆蓋在真實的組裝部件上，還可以看到具體的執(zhí)行流程和操作說明，大大提高了學習效率，讓工程師用更少的時間理解設備和應對任務。

結論

增強現(xiàn)實技術解放了被屏幕束縛的視覺空間，將整個現(xiàn)實世界作為傳達信息的界面，讓虛擬和現(xiàn)實世界完美整合在一起，同時其可交互的特性讓信息的傳達變得更加自由和智能。并且如文中所說，視覺傳達設計正在向著四維化，動態(tài)化，多感官傳達的方向發(fā)展，而這些恰恰都是增強現(xiàn)實技術所擅長的領域，虛擬的數(shù)字內容可以完美地實現(xiàn)信息的實時傳達，并且具有空間的三維和時間的四維屬性，可以很好地為現(xiàn)實世界補充信息且AR形式的視覺信息傳達更有臨場感，沉浸感更強，更具有視覺吸引力。在增強現(xiàn)實環(huán)境下進行視覺傳達設計的過程中要注意“增強”的信息的傳達效果，以用戶體驗為核心，避免單純的形式更替，其次在視覺上要保證一定的可信度，與真實世界相匹配，最后在交互層面要達到直觀清晰的傳達效果。視覺傳達是以視覺的方式向觀眾傳達信息，在增強現(xiàn)實技術的推動下，視覺傳達設計將進入一個全新的發(fā)展階段，以全新的方式和高度改變人們認識和理解世界的方式。.

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