全新視聽環境帶來的沉浸式設計體驗探索

畢海波

一、虛擬現實設計的發展

虛擬現實技術是近幾年的一個熱門的話題。根據體驗者參與形式的不同，大致可分為四種模式：桌面式、增強式、分布式和沉浸式。桌面的表現形式一般是利用電腦顯示器來顯示影像，作為虛擬現實頭盔的外部接口；增強式虛擬技術則是把真實環境和虛擬環境疊加在一起，用投影的形式表現，一般應用在大型的舞臺場景中。分布式虛擬技術是通過網絡分享虛擬空間，類似現在流行的虛擬社區的概念；沉浸式虛擬技術則是利用頭盔、控制裝置、反饋裝置等營造充滿沉浸感的空間。本文主要介紹沉浸式的虛擬現實技術。

目前，索尼、三星、微軟、HTC 等公司已經開發了自身的虛擬現實設備。大部分已經投放到市場中。虛擬現實設備一般是顯示型頭盔，擁有110°視角，全封閉視覺環境。戴上頭盔后，使用者就會置身一個虛擬的空間之中。空間會通過人們的雙眼視差營造立體感，讓人感覺置身真實空間中，同時通過追蹤設備的配合，產生更加強烈的沉浸感體驗。

二、虛擬現實設計的原理和優勢

1.虛擬現實設計的原理

事實上，在虛擬空間中，人們對長度、寬度、深度等數據的判斷并不敏感，給人留下更深刻印象的是物體的形態和顏色。于是設計師往往采用建立模型的方法來表現虛擬世界，主要包括單模型和地形表面模型。同時采用專門的軟件來輔助設計效果的實現。實際上所謂的三維立體空間，就是在二維空間的基礎上，改變長、寬、高比例，使人們產生錯覺來實現的。視錯覺實驗對比見表1。

表1 視錯覺圖

就像表中所示一樣，我們經常把幻覺當做真實。比如表1 中，線段A 看似比B 長，但實際上它們的長度是相同的。假如場景中存在兩條一樣的線，根據線條的位置不同，人們會自動的調整視覺的前后關系，產生透視感。因此，場景設計者常常利用長寬或形狀的錯覺來設計場景，從一個移動的光點變成一個符號化的景觀世界。讓我們產生立體感，空間也由此產生。

2.虛擬現實設計相比平面設計的優勢

我們可以做一個實驗，同樣的進行photoshop 的創造性活動，區別是首先在電腦上繪圖，然后頭戴虛擬設備顯示器，并且在這兩種繪圖方式的過程中，記錄繪圖的時間、繪圖完成后兩種方式的誤差，和設計成品的體驗感和沉浸感來做對比。

首先讓測試者在電腦上進行繪圖，然后在虛擬現實中繪圖，通過對測試者感受的反饋，我們可以看到，平面設計操作的響應時間和虛擬設計相差不大，繪制精度虛擬繪畫略高，而設計時的沉浸感體驗卻遠遠超過平面設計的方式。

在設計的過程中，設計師能夠突破傳統屏幕的限制，在全新的空間中隨意構建角色，并且能夠用最自由的方式捕捉每一根線條，塑造每一個形狀，這可以大大激發設計師的想象力和創造力。虛擬現實繪畫技術在其他領域如動畫創作或特效構建方面擁有極大的潛力，甚至在可以預見到的未來，有可能改變動畫和電影的呈現方式。

表2 平面設計與虛擬現實設計體驗統計

三、展望虛擬現實設計的未來發展趨勢

1.虛擬現實設計面臨的問題

沉浸式設計雖然擁有超出傳統平面設計的體驗，但還有難以解決的問題就是眩暈。虛擬現實技術歸根結底是通過眼鏡上的屏幕來實現沉浸感，并且為了使人產生視差，還需要調整鏡片和眼球焦距的位置來校準，達到更好的體驗效果。因此，一些使用者會在設計過程中產生眩暈的情況。雖然經過一段時間的適應，眩暈會有所緩解，但還是無法完全避免這種情況的產生。

分辨率是沉浸式設計體驗效果的重要標準。分辨率越高，虛擬現實設計就越真實，人們的體驗感就越強。然而分辨率越高，對硬件的要求就越高。這個硬件包括計算機運算性能和虛擬眼鏡的分辨率兩個部分。現今的絕大多數硬件還沒有達到能夠支持4K 分辨率的程度。當然如果要實現這樣的效果，增加的成本也是消費者無法接受的。現今的大多數虛擬設備公司都是探索“沉浸感”和“分辨率”之間的平衡點，以求得在相對好的沉浸體驗下，不降低清晰度。

2.虛擬現實設計中沉浸式設計未來的應用方向

沉浸式設計體驗有什么意義？它如何影響我們的生活？其實它已經開始影響我們的生活，并且在將來會給我們的生活帶來更多的影響。雖然虛擬現實設備目前更多的出現在實驗室、公司、企業和研究人員手中，但其實虛擬現實技術已經深入了我們的生活。改變了人們的觀念。隨著計算機技術發展的成熟，虛擬設計逐漸被越來越多的人所接受。在設計產品、醫療保健、旅游和娛樂活動等領域，虛擬現實技術的身影已經出現。例如，在現實生活中要對產品做出改變，需要花費企業大量的精力、時間和金錢。但是如果已經有建立好的數字模型，對虛擬模型進行改變，則會節省大量的金錢和時間。福特汽車公司就建立了虛擬現實實驗室，通過虛擬測試汽車的救生系統，完成一系列在現實中不可能的實驗。 手術培訓可能是最早也是最常見的沉浸式醫療應用。許多外科手術設備是非常難掌握的，并且手術訓練成本高昂、風險很大。在虛擬空間中進行手術，加上提供觸覺反饋的設備，能為醫生提供出色而且性價比高的方式。虛擬現實技術也常常應用在教育中，配合移動終端的使用，可以構建出適合學生學習的環境，從而激發學生的學習興趣、幫助學生理解學習內容。