現(xiàn)代商場中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用研究

[摘要] 本文通過將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到顧客在商場購物的方式中的創(chuàng)作思想進(jìn)行了可行性研究，并分析了其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性，為通過虛擬現(xiàn)實(shí)來進(jìn)行商場購物作出了初步的研究。

[關(guān)鍵詞] 虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸感交互虛擬商品

一、虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR)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)以及傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門高新技術(shù)。1965年，美國學(xué)者Ivan Sutherland發(fā)表論文(((The Ultimate Display))，揭開了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的序幕。從20世紀(jì)80年代末到90年代初，它逐漸開始作為一門較完整的體系而受到人們的極大關(guān)注。和其它許多新興交叉學(xué)科一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)尚沒有統(tǒng)一的定義，一般理解為虛擬現(xiàn)實(shí)是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，它將人和外部世界隔離開來，通過給用戶同時(shí)提供諸如視覺、聽覺和觸覺等各種直觀、自然的實(shí)時(shí)感知交互手段，使用戶具有身臨其境的感覺，從而能夠更逼真地觀察所研究的對(duì)象，更自然、更真實(shí)地與對(duì)象進(jìn)行交互。與傳統(tǒng)的人一機(jī)界面如鍵盤、鼠標(biāo)器、圖形用戶界面以及流行的Windows等相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。

虛擬現(xiàn)實(shí)是一門實(shí)用性技術(shù)，它的系統(tǒng)工作環(huán)境包括頭盔式顯示裝置、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣以及其他傳感裝置。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到教育培訓(xùn)、工程設(shè)計(jì)、軍事、醫(yī)學(xué)和娛樂等眾多領(lǐng)域，被專家學(xué)者們公認(rèn)為21世紀(jì)最有可能促使社會(huì)發(fā)生巨大變化的幾大技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用使得顧客在商場中購物時(shí)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備對(duì)商品進(jìn)行查詢，既增強(qiáng)了趣味性，又不至于在過大的商場行走太疲勞，同時(shí)有利于在銷售旺季人過多造成的種種不便。更為重要的是如果商品在本商場沒有，也可通過網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)來跨商場查詢，以方便顧客的需要，意義較為深遠(yuǎn)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

1.沉浸感(Immersion)。用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中，通過多維方式與計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，產(chǎn)生身臨其境的感覺，與虛擬環(huán)境融為一體。

2.交互性(Interaction)。即用戶從虛擬環(huán)境獲得反饋的自然程度和對(duì)虛擬對(duì)象的可操作性。計(jì)算機(jī)應(yīng)能夠響應(yīng)用戶的輸入并實(shí)時(shí)改變虛擬場景的狀態(tài)，否則用戶會(huì)產(chǎn)生不舒適感和對(duì)虛擬環(huán)境的排斥感。

3.想象力(Imagination)。用戶沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認(rèn)知能力全方位地獲取知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，尋求解答，形成新的概念。

4.多感知性(Multi perceives)。也稱為全息性，即虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能提供的感覺通道和獲取信息的廣度和深度。虛擬現(xiàn)實(shí)旨在提供多維感覺通道和類似現(xiàn)實(shí)世界的全面信息，使用戶達(dá)到身臨其境的感受。多感知性無疑是人們?nèi)硇某两罨镜那疤釛l件和技術(shù)基礎(chǔ)。

其中沉浸感是核心，是我們?cè)诂F(xiàn)代商場中所要實(shí)現(xiàn)功能的核心，也有人稱為“臨境感”，“投入”，或“存在感(Presence)”等。我們?cè)诖说哪繕?biāo)是力圖使顧客在計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的三維虛擬商場環(huán)境中處于一種“全身心投入”的感覺狀態(tài)，有身臨其境的感覺，即所謂“沉浸感”，而不是像看書或查閱資料一樣買商品。在該環(huán)境中的一切，看上去是真的、聽起來是真的、動(dòng)起來也是真的，一切感覺逼真。用戶覺得自己是虛擬環(huán)境中的一部分，而不是旁觀者。他感到被虛擬商場所包圍，可以在這一環(huán)境中左顧右盼、自由走動(dòng)，與物體相互作用，如同在已有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)實(shí)世界中一樣。這種使用戶感到作為一個(gè)主角沉浸在模擬環(huán)境中的真實(shí)程度，對(duì)理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用者難分辨真假的程度。如可視場景應(yīng)隨著顧客買商品的視點(diǎn)的變化而變化，有比現(xiàn)實(shí)更逼真的照明和音響效果等，甚至比真的場景還“真”。導(dǎo)致“沉浸感”的原因是用戶對(duì)計(jì)算機(jī)環(huán)境的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對(duì)現(xiàn)實(shí)物體的存在意識(shí)或幻覺。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)在現(xiàn)代商場中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的技術(shù)可能

商場虛擬商品的生成是整個(gè)虛擬商場的環(huán)境基礎(chǔ)，所有商場虛擬商品的設(shè)計(jì)與交互都是在這個(gè)虛擬商場的環(huán)境空間進(jìn)行的。

1.商場虛擬商品建模生成技術(shù)研究。用VRML建立復(fù)雜三維模型是相當(dāng)繁難的，雖然VRML提供了構(gòu)造虛擬世界的簡單方法，但就是因?yàn)樗陨淼奶攸c(diǎn)，我們?cè)诶盟鼧?gòu)造虛擬世界的時(shí)候，必須手工編寫冗長的代碼，而且還無法直觀地對(duì)構(gòu)造的虛擬世界進(jìn)行即時(shí)修改。因此在構(gòu)造虛擬場景時(shí)期，使用一些三維建模工具可以大大提高開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的效率，如：3D Studio MAX、maya、lightwave等。因它們強(qiáng)大的三維建模和動(dòng)畫制作功能恰好可以彌補(bǔ)VRML這方面的不足。研究商場虛擬商品的三維建模是商場虛擬商品設(shè)計(jì)空間生成的前提。

2.三維商品造型的輔助設(shè)計(jì)。目前運(yùn)行在PC系統(tǒng)上最流行的三維建模軟件是3D Studio MAX，其對(duì)虛擬場景的渲染效果已經(jīng)具有工作站的水準(zhǔn)。在建模的過程中，多處對(duì)于復(fù)雜形體的建模使用了3D Studio MAX中的VRML格式造型工具進(jìn)行建模。由于造型軟件的直觀和便捷，大大提高了系統(tǒng)構(gòu)造的效率。在使用VRML構(gòu)造虛擬三維商品的時(shí)候，可以通過下面的途徑，使用3D Studio MAX進(jìn)行產(chǎn)品建模的輔助設(shè)計(jì)，賦予其各種屬性然后用3DStudio MAX系統(tǒng)提供的導(dǎo)出(export)功能將場景文件直接轉(zhuǎn)換成VRML格式的文件。這種方法帶有一些風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫@種格式上非規(guī)范的倒換會(huì)丟失3D Studio MAX中建立的許多物體對(duì)象屬性的信息，但對(duì)于很多比較簡單的商品這種導(dǎo)出相對(duì)比較適宜，我們所設(shè)計(jì)的商場商品不是很復(fù)雜，成本不能太高，商品的更換頻率高，所以運(yùn)用此種方法較為適宜。

3.虛擬商場的交互技術(shù)平臺(tái)。虛擬商場的交互技術(shù)開發(fā)有很多軟件，我們?cè)诖嗽O(shè)計(jì)運(yùn)用WorIdTooIKit(WTK)軟件平臺(tái)。WTK是一種高級(jí)的跨平臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)系統(tǒng)。它提供了1000多個(gè)C語言寫成的函數(shù)，支持用戶快速開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序。WTK所創(chuàng)建的虛擬世界可以仿真具有各種特性和行為的對(duì)象，用戶可以通過輸入輸出傳感器來控制對(duì)象的行為，使用計(jì)算機(jī)顯示器和帶頭部跟蹤的立體顯示設(shè)備(HMD或者立體眼鏡)在虛擬環(huán)境中漫游和觀察。WTK程序的核心是仿真流程，主要包括接受外部事件、更新對(duì)象狀態(tài)、觸發(fā)事件處理三個(gè)過程，最終完成場景對(duì)象的各種行為描述。WTK本身并沒有采用對(duì)象繼承，但是它的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中處處體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃枷搿TK支持幾乎市面上所有的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件，常見設(shè)備，包括CrystalEyes、Polhemus Fastrak/Isotrak和Thrustmaster、ierial Joystick等。WTK是一個(gè)跨平臺(tái)的開發(fā)引擎，支持Windowns、Linux、SGI IRIX和SLTNSolaris等多種操作系統(tǒng)。因此，我們選擇WTK作為開發(fā)平臺(tái)。

四、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代化商場中的應(yīng)用還要不斷完善和探究，以取得更好的效果。隨著未來科技的發(fā)展，人們物質(zhì)和精神文化生活的提高，更優(yōu)良便利的服務(wù)和更高品味的生活要求，使人們對(duì)科技在實(shí)際生活中的應(yīng)用要求越來越高，作為設(shè)計(jì)師，我們要有前瞻意識(shí)，不斷提出新的創(chuàng)作思路滿足人們實(shí)際生活的需要，為人們的生活提供更好的品質(zhì)。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文”