探究基于虛擬現實的多媒體交互設計

劉桂華，張加明

（長春工業大學，吉林 長春 130000）

在新時代背景下，數字化早已是不可避免的發展趨勢，人們傳遞信息的方式及其思維形態都已經發生了極大的變化。當前基于數字基礎的作品越來越多，多媒體設計也是其中一種，尤其是多媒體設計蘊含了互動虛擬體驗的功能，更是突顯了新時代的鮮明特征。因此，交互設計在多媒體設計領域占據著不可忽視的地位，也決定著多媒體作品的質量與水平，進而決定了多媒體作品交互功能的強弱。這意味著在虛擬現實技術基礎上的多媒體交互設計具有重要的探究價值。

一、虛擬現實的主要類型

虛擬現實實際上主要是一種計算機系統，可以讓這一系統的使用者參與到合成環境的體驗之中。虛擬現實一般可包括三種類型。首先是對象式的虛擬現實，一般是通過立體模型來構建虛擬場景，然后借助虛擬現實軟件的編輯功能，對各種不同的對象賦予相應的特性，從而在特定的裝置之下起到互不相同的互動效果[1]。其次是影像式的虛擬現實，主要建立在影像處理技術基礎上，這個方面可包括兩種模式。一種是360度的全景環視，主要是利用相機來對周圍環境進行360度的連續拍攝，然后將照片進行數字化，再對照片進行影像處理。比如，可以對照片的歪斜或彎曲部分進行修正，又或者縫合影像，再對影像之間的亮度差異進行合理的調整，最終獲得相應的全景影像。需要注意的是，數字相機不需要對拍攝的照片進行數字化。另一種則是360度的物體環視，一般是站在不同的角度定點觀看四周景物。通常需要將目標物放在可以旋轉的平臺上，結合一定的角度對其進行旋轉，然后拍攝照片，所形成的拍攝影像會成為完整的物體環視影像。最后是混合式的虛擬現實，通常是對象式與影像式兩種虛擬現實技術的結合。也就是要對360度拍攝的數字化照片進行影像處理，形成相應的全景照片，再把本來不屬于原來場景的對象添加進去，然后設定添加對象的相關屬性和行為命令。這種類型的虛擬現實具有較快的影像處理速度，可縮減圖形計算時間，同時能夠增強虛擬現實的互動功能。在這樣的技術支持下，人機交互的發展越發迅猛，將虛擬現實技術基礎上的多媒體交互設計推向了發展潮流的前端。

二、基于虛擬現實的多媒體交互的特點分析

虛擬現實較之于其他計算機系統，其最大的區別就是這一系統能夠讓使用這一系統的人如同親身處于真實的環境之中，然后發揮其自身的想象力來解決其中比較特殊的問題。從這一點來看，可見虛擬現實系統突顯出以人為主的觀念。具體而言，虛擬現實就是多媒體設計中的一種創造性設計。早在20世紀80年代，知覺模擬系統就已經問世，發展至今，一直在朝著人機交互界面的完善這個方向前進。而要真正實現這一點，還需充分考慮基于虛擬現實的多媒體交互的特點。實際上，虛擬現實技術支持下的多媒體交互除了具有最為明顯的交互性外，還具有沉浸性與構想性這兩個特點[2]。第一，在交互性這一方面，即虛擬現實計算機系統的用戶可以接收由三維交互設備處理和輸出的反饋信息，達到人機交互的目的。第二，在沉浸性這一方面，主要是指虛擬現實計算機系統的用戶可以在虛擬環境中產生視、聽、觸等方面感官上的認知。第三，在構想性這一方面，則主要是通過虛擬現實技術來讓用戶自主發揮想象力，去探索一個未知的世界。這些特點讓虛擬現實技術為多媒體交互設計提供了極大的支持。

三、基于虛擬現實的多媒體交互的重要性

虛擬現實技術不斷發展，已經成為多媒體交互設計領域的一個焦點，能夠實時地對攝影機攝像位置、攝像角度等進行計算，然后增加相應的圖像，再通過模擬仿真的操作來實現疊加功能，讓虛擬的信息可以在現實的世界中得到良好的應用。虛擬現實技術支持下的多媒體交互設計成功地將虛擬世界呈現在屏幕上，然后以人為主體，使其發揮主觀性作用，實現高效的人機交互。若是虛擬畫面與真實畫面共存，就代表著虛擬現實系統的相關用戶正在超越現實，獲得真實的感官體驗。一般而言，人們接收信息與處理信息的感官主要包括視、聽、觸、嗅、味等方面，他們可以通過多種感官的協同作用，接收多種形式的信息。因此，人對信息的接收與處理能力非常好。而多媒體技術的迅猛發展，讓計算機技術及相關設備對人們的感官協同作用進行了充分的融合與利用，即便尚未達到人們自然使用自身感官的程度，也正在朝著智能化方向進行創新發展。尤其是在虛擬現實技術支持下，多媒體可以利用聲音、圖像、數據等內容實現人類和計算機之間的有效互動[3]。因此，在虛擬現實條件下的多媒體交互設計具有較大的開發空間，同時也有極大的應用價值。

四、基于虛擬現實的多媒體交互設計分析

隨著虛擬現實技術的不斷發展，其應用范圍日漸廣泛，如電子休閑娛樂、博物館陳列與展覽、教育教學平臺系統等。筆者主要根據以下幾個方面來探討基于虛擬現實的多媒體交互設計。

（一）休閑娛樂領域的虛擬現實多媒體交互設計

在休閑娛樂領域，采用虛擬現實技術來實現多媒體交互設計，最為受關注的就是要采用影像式虛擬現實技術來實現多媒體交互功能，尤其是在旅游行業，大多數都是采用360度全景影像來支持室內定點導覽與戶外定點觀看等功能。其中，COOL 360這個制作軟件能夠應用在影像式虛擬現實多媒體交互設計中，讓數字化照片可以形成完整的廣角影像，又或者形成360度的全景影像。在實際運用中，首先需要拍攝照片，并將照片數字化。通常可以采用相機與三腳架，環繞四周進行360度的拍攝，獲取連續的環場拍攝照片。可使用掃描儀或者數字相機來對其數字化，形成數字化的連續影像。在這時，可以采用COOL 360軟件針對數字化影像進行自動處理，比如對齊、混合、變形調整，等等。其次，要對影像進行剪輯和完美調整，將影像縫合形成360度的全景影像。COOL 360軟件在實際運用中，具有操作比較簡單的特點，能夠直接觀看影像，有針對性地將每張照片的位置進行對齊性的調整，也可以對照片的顏色、亮度以及對比度等進行調整。最后就是要輸出影像。COOL 360軟件具有支持多種格式影像文件輸出選擇，其中虛擬現實的影像是UVR文件，能夠直接發布到網頁上。若是用戶要將其下載下來，則可安裝插件，讓用戶可以在瀏覽器直接觀看相應的全景虛擬現實影像。這一影像全面展現了室內和室外的景觀，在旅游業的旅游景點呈現、房間及餐廳環境預覽等方面發揮著很重要的作用，可以讓人們在體驗虛擬旅游時，獲得真實的感知。尤其是對于一些受到時間與成本等因素限制的旅游景點，人們可以充分利用虛擬旅游這一方式來獲得相應的旅游體驗，滿足其需求[4]。

（二）數字展廳領域的虛擬現實多媒體交互設計

當前的數字展廳，已經開始廣泛應用虛擬現實多媒體交互方式來實現人機交互，即大屏幕多媒體友好交互。這一多媒體交互方式主要是通過光譜銜接的方式把計算機生成的虛擬環境和現實世界相連，通常可以通過聲音、圖像、觸覺等各種添加元素讓人們產生真實的體驗感。總體而言，大屏幕多媒體交互式的展示系統建立在Web系統上，在實際的交互設計過程中，要在顯示屏幕的前方一側進行CCD攝像頭的安裝，要保證左右兩側各有一個攝像頭。人們在觸屏操作的過程中，能夠由CCD攝像頭來捕捉其實際操作，然后在跟蹤系統的功能支持下對人們的大屏幕多媒體交互操作進行實時跟蹤。通常而言，跟蹤程序系統蘊藏在計算機軟件之中，還可對跟蹤過程的轉換信號模式進行技術處理。大屏幕多媒體的觸摸平臺實際上就是一個虛擬平臺，是一種二維坐標點的設計。若是觸摸轉換信號中的觸摸點與二維坐標點相互對應，則人們可以通過點擊操作來執行相應的功能。

此外，大屏幕多媒體交互設計可以拓寬人們的觀察視野。在對信息化圖像進行了有效的處理之后，通常呈現在人們視野中的內容不是單純的虛擬世界，而是虛擬與現實相融合的世界，可以讓人們在進入這個世界時，其視野中的圖像和現實同步。在這個過程中，虛擬現實世界的各種信息都會遵循相應的指令而隨時進行更新，可以實現大屏幕友好型的多媒體交互效果。這一大屏幕多媒體交互方式能夠跨越各種不同設備，不再限于通過電腦設備的投影儀來獲得信息，其應用范圍已經擴展到移動手機設備中。也就是人們利用手機操作，也可以實現多媒體交互功能，突破了時空限制，在不同的地點，可以自主獲取相應的媒體信息。而且操作界面的空間比以往更大，人們在大屏幕友好互動過程中，可以隨時記錄其靈感，達到更好的互動效果。因此，大屏幕多媒體交互設計突顯出智能化的特點，涵括了動畫功能、語音功能等。在這個基礎上，結合文字信息，人們可以通過鼠標來點擊鏈接區域，就能夠根據彈出的對話框來自主選擇功能項，然后進入到交互的環節之中，參與到良好的多媒體交互體驗之中。

（三）教育教學領域的虛擬現實多媒體交互設計

在遠程教育思想指導下，利用虛擬現實技術進行多媒體交互設計，可以構建起科學的教育教學平臺或者系統，為網絡教學提供極大的支持[5]。以通用教學系統為例，其架構站點是B/S架構，可通過.NET技術來存儲或查詢數據庫中的多媒體數據，能夠完成這一系統的科學規劃與開發。通過通用教學系統，教師能上傳教案到服務器，也可支持教師相互交流彼此的教案。而學生則可采用網絡查詢的方式查看教師的教案與多媒體教程，實現教學的多媒體交互，有利于提升學生的學習積極主動性。

在通用教學系統的虛擬現實多媒體交互設計過程中，需重視備課系統這個模塊的設計與應用。這一備課系統要通過備課工具來實現，經過授權的用戶可以下載備課工具相關插件，在本地機上予以運行。用戶可通過備課工具來將文字與圖片等素材插入到教案中，并通過縮略圖為系統中的課件、教案與案例等資源制作鏈接，有利于教師使用多樣化的素材來制作生動靈活的多媒體教案。而數據庫開發是通用教學系統虛擬現實多媒體交互設計的另一個重要內容，需要采用Managed Provider方法，讓DataSet與數據庫之間建立起相應的內在聯系，可通過ADO.NET技術來訪問數據庫。這就需要建立相應的數據庫鏈路，然后請求記錄集合，將其暫存到DataSet中。若是需要容納兩個及兩個以上的數據集合，則要再次請求記錄集合。在完成這些步驟之后，需將數據庫鏈路關閉，再在DataSet上繼續進行數據庫的操作，以達到訪問目的。由此可見，這一通用教學系統在現代網絡教學理念的指導下，使用了.NET與oracle等技術，并且以計算機網絡為重要的載體，可以朝著現代教育技術的發展方向前進，推動虛擬現實多媒體交互的創新發展。

總而言之，虛擬現實多媒體交互設計是一個先進、新型的領域，主要依靠虛擬現實技術來實現人機交互，注重發揮人的主體觀念，在未來的發展中，能夠在更多需求的刺激下產生更多的創意。因此，我們需要重視虛擬現實多媒體交互系統的轉變與發展，要注重將其與現代各種科學技術進行結合，形成多重感應的全面人機交互畫面，朝著更廣闊的發展空間邁步前進。