虛擬現實技術在當代展示設計中的應用

王亞東 (中國戲曲學院)

虛擬現實技術在當代展示設計中的應用

王亞東 (中國戲曲學院)

闡述虛擬現實展示設計的概念、特點、表現方式及基本類型，探討虛擬現實展示設計應該遵循的設計原則和對設計傳播的現實意義。通過分析其在商業產品展示、建筑環境展示、文化遺產展示等方面的具體應用，論述其不同的應用價值和意義。并且對三維建模虛擬現實展示與全景虛擬現實展示這兩種設計類別進行具體研究論述，闡述其設計實現原理、應用技術及設計內容。

展示設計 虛擬現實

一、展示設計的發展概況

展示設計是一個有著豐富內容、涉及領域廣泛并隨著時代發展內涵不斷得到充實的課題。展示設計的目的并不是展示本身，而是通過設計對空間進行有計劃、有目的、符合邏輯地的內容展現給觀眾。隨著時代的進步，新的科學技術和藝術設計手段的發展，展示設計發生了天翻地覆的變化，設計師利用現代的媒體對展示環境進行系統的策劃、創意、設計及實施，使現代展示設計呈現出新的風貌。在現代展示藝術中，早已不再只是單純依靠展板或展柜這種純靜態的展示方式，而是運用了大量的多媒體技術，表現出一種動態的、交互的展示方式。觀眾不但可以多維度的觀看展品，還可以對展品進行操作，與展品產生互動，讓觀眾更加直接的了解產品的功能和特點。這種以多媒體技術為平臺的現代展示技術手段多種多樣，是隨著計算機技術的發展而不斷豐富的。近年來，虛擬現實技術的興起，使現代展示藝術又有了新的創作手法，虛擬現實技術所帶來的全新仿真交互體驗將成為現代展示藝術新的發展方向。

二、現代展示設計中的虛擬現實技術

展示設計中利用虛擬現實技術實現的互動性設計最為符合現代信息的傳播理念，也更能調動參觀者的積極性，提高他們參展的興趣，這就意味著參觀者并不是被動地參觀，而是主動地參與展示內容，參觀者已不僅僅是旁觀者，也成為了展示設計的一部分。早在20世紀60年代，世界上許多有遠見的專家就提出了“寓教于樂”的觀點，陳列室內“請勿動手”的牌子逐漸被“動手試試”所代替?；有哉故驹O計打破以往那種單一的靜態展示、封閉式展示方式，變成了一種鼓勵參觀者參與，在真實的環境中去理解展品、體會展品。

虛擬現實是在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術以及傳感技術的基礎上發展起來的交叉學科，始于20世紀60年代。直到90年代初，虛擬現實技術才開始作為一門較完整的體系而受到人們極大的關注。虛擬現實技術(簡稱VR),又稱虛擬環境、仿真技術。虛擬現實是從英文單詞“Virtual Reality”翻譯過來的，Virtual的含義是當前的這個環境是虛擬的，不是真實的，是利用計算機模擬生成的虛擬空間，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的仿真模擬，給人錯覺的一個虛擬的環境；Reality的含義是真實的世界或現實的環境。兩者結合起來就成為虛擬現實，也就是說采取計算機等設備，并通過各種技術手段創造一個新的“環境”，讓人感覺到就如同處在真實的客觀世界一樣。虛擬現實集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、立體顯示技術等技術，是一項綜合的集成技術。它所具有的多感知性、沉浸性、交互性和構想性，使人們能沉浸其中，形成具有交互功能的多維化的信息環境。現如今虛擬現實技術已經運用在軍事、航天、醫療、教育、娛樂、文化藝術等諸多領域，在現代展示設計中，虛擬現實技術才剛剛開始介入。從本質上來說，虛擬現實就是一種先進的計算機用戶接口，它通過給用戶提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的實時感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作。

多感知性——是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關技術，特別是傳感技術的限制，目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。

沉浸性——又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中，該環境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。

交互性——指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度（包括實時性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。

構想性——強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。

在現代展示設計中，根據展示的特性，主要用到的虛擬現實技術是：

1、全景圖像技術。全景圖像技術是一種基于靜態圖像在微機平臺上能夠實現虛擬現實技術。讓人們在網上能夠進行360度全景觀察，而且通過交互操作，可以實現自由瀏覽，從而體驗三維的VR視覺世界。 360度全景是由兩大部分組成：全景攝影與虛擬全景。全景攝影是指把相機環360度的一組照片通過無縫處理，所拼接成的一張全景圖像，而全景圖像是指大于雙眼正常有效視角或雙眼余光視角，乃至360度完整場景范圍的照片。再運用一定的網絡技術將真實的場景還原全在互聯網上顯示，并具有較強的互動性，使您能用鼠標控制環視的方向，可左可右，可上可下，可近可遠，可大可小，使您有身臨其境的感覺，稱之為虛擬全景。

2、三維顯示技術。立體三維顯示的臨場感是使人具有“身臨其境”的逼真感，也是虛擬現實的核心技術之一。為了要逼真地模擬視覺功能，在很大程度上是依賴于三維顯示技術的圖像處理及理解能力。這種三維顯示技術，一種是在軟件三維制作基礎上的基于平面顯示器的三維圖像，一種是基于硬件技術在空間中所展現出來的三維圖像。第一種技術實質就是軟件技術，即運用3dsmax、Maya等三維建模軟件制作出三維圖像，而顯示硬件平臺仍為平面顯示器，是一種平面視覺上的三維顯示；第二種技術則是硬件技術，如多通道投影、空氣成像技術等。多通道投影技術，可以實現環幕影像的放映，再如立體眼鏡可以增強影像的立體感，而空氣成像技術則是近年來才研制出的相對高端的硬件技術，它可以實現在空氣中呈現立體影像，并具備觸控感應交互性。

3、交互技術?，F代展示藝術所追求的不再是單方面的視聽展示而更多地注重互動性，因此虛擬現實技術中交互設計就顯得尤為重要，這也是它最吸引人的地方。目前，交互技術主要有空間定位的交互，環境變化的交互以及三維行為的交互這三種交互方式。如果說建模與貼圖給虛擬現實作品創造了世界和角色形象，那么交互技術的運用就是給世界增加了生氣與靈魂。

三、虛擬現實技術在現代展示設計中的應用現狀

虛擬現實技術的不斷發展使得現代展示藝術也從中找到新的突破口，逐漸開始在展示中運用虛擬現實技術它所帶來的沉浸性、交互性與構想性給現代展示藝術注入了新鮮的血液。

1、網上世博會。虛擬現實技術在上海世博會應用非常廣泛，在建設真實展館的同時還在網上首次建立了網上虛擬世博會，世博會結束之后網上世博會將被永久保留，成為一個永恒的虛擬展館。它不僅是實體展會的虛擬化，而且是一個渠道，是世博會的延伸和補充，通過逼真的三維體驗技術，使本屆世博會更加豐富。在3DVIA 的3D虛擬技術幫助下，可以為游客提供一個逼真的虛擬3D體驗和實時互動的全球化平臺。通過達索系統3DVIA與Web3D多媒體技術的整合，網上世博會將建立起一個5.28 平方公里的虛擬公園，通過網絡對2010年世博會上數以百計的三維虛擬展覽館進行展示，參觀者只需要點擊鼠標既可以體驗逼真的會場，從一個展區游覽到另一個展區進行游覽。參觀者可以控制虛擬游客進行三維互動體驗，并可以觀看網上世博會直播活動。網上世博會利用在線游戲的協作概念和方式，讓來自全球的游客將發揮他們的創造性，共同建設一個和諧的“未來城市”。

2、建筑漫游。傳統的建筑展示，如商業領域的房地產展示以及文化領域的歷史建筑的展示往往都以等比例縮小的實體模型的方式展現，這樣的方式雖然也能夠多角度的展示建筑，但由于是等比例縮小的模型，觀察者無法真正感受到建筑的體量大小，更無法體會到建筑融入現實環境后的感覺。通過虛擬現實技術來展示建筑，可以使觀察者像現實一樣漫步于建筑環境中，是一種身臨其境的真切感受。這種虛擬現實的小區規劃以及樣板房的展現形式已經在我國北京、上海、廣州等大城市逐漸熱門起來。同時，虛擬現實技術運用于文化遺產領域的景觀建筑，并借助于網絡的傳播，可以使遠在千里之外的游客可以足不出戶即可游覽名勝古跡，使其文化可以得到更快更好的傳播。目前，一些著名的文化景點如故宮、敦煌、明孝陵等都已做了這樣的虛擬現實系統。其中南京的明孝陵則運用了網絡虛擬現實技術實現了網絡化展示，并建立了虛擬明孝陵網站，游客不僅可以自由的游覽三維的景點場景，還可以進行實時的文字對話交流。

3、虛擬戲曲服飾展示《粉末登場》。我帶領學生制作的虛擬戲曲服飾展示《粉末登場》同樣應用的是虛擬現實技術，是一個集戲曲人物介紹、戲曲換裝、游戲體驗的多元應用作品，通過新技術來演繹傳統的戲曲藝術。首先利用虛擬現實技術對生、旦兩個戲曲行當的服飾進行展示，采用鍵盤、卡片兩種操作方式，把死板的戲曲常識游戲化，與枯燥的死記硬背相比，玩家可以以一種輕松的情緒去體驗戲曲，再輔以聲音的解說，在不知不覺中就會對戲曲產生興趣。

其次在展示作品中還加入了互動環節畫臉譜，戲曲人物中凈角的一大特點就是臉譜，而虛擬現實技術可以通過虛擬體驗的方式讓普通人來參與到這一專業環節中，將畫臉譜的過程虛擬化，這樣既省去了材料費，還能比較真實地感受到繪制過程。

四、虛擬現實技術應用展望

對展示設計來說，虛擬現實技術還是一種較新的技術，它所帶來的不僅僅是展示藝術視覺效果上的革命，更帶來了與眾不同的全新交互體驗。虛擬現實化的展示設計作為科技與藝術的嶄新結合點，擁有以前任何一個時代都無法比擬的創造性、想象性和身臨其境之感，更為合理的協調了人機之間、人與人之間的交互關系，開拓了展示設計領域中的一個新的發展方向，其沉浸性、交互性和構想性的特點也給展示設計帶來了新的創作方式和藝術語言。