基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互系統(tǒng)研究

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建的是一個(gè)三維立體空間，其形成的是其形成的效果是仿現(xiàn)實(shí)效果。這一種深度的環(huán)境體驗(yàn)，不僅能夠讓用戶更好地了解當(dāng)下的環(huán)境，同時(shí)也優(yōu)化了人機(jī)交互模式。在進(jìn)行信息傳遞時(shí)，其不再是二維空間的信息傳遞，而是能夠從多方面、多角度形成多重視角的信息交互。當(dāng)前在進(jìn)一步研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，是從聽覺、視覺、觸覺等多種不同的感官，深入了解人機(jī)交互的規(guī)律，為日后研究提供相關(guān)的參考。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);人機(jī)交互系統(tǒng);大數(shù)據(jù)技術(shù)

引言：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通過模擬三維空間，能夠讓人們仿佛置身于一個(gè)全新的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬自然技能、環(huán)境信息、傳感效果等。通過實(shí)時(shí)生成動(dòng)態(tài)的三維數(shù)據(jù)信息，促使輸出設(shè)備與感應(yīng)設(shè)備相連接，其所形成的視覺效果相對(duì)較好，將信息傳遞給用戶的過程中，形成了極強(qiáng)的視覺感知效果，除了視覺感知。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可以形成多種不同的感知維度，例如聽覺、觸覺等來近似模擬一個(gè)真實(shí)的環(huán)境。

一、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互系統(tǒng)的意義

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行人機(jī)交互，能夠確保人機(jī)交互的效果得到提升。人機(jī)交互是實(shí)現(xiàn)用戶與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息溝通交換的最佳渠道，從最初人們進(jìn)行人機(jī)交互是利用鼠標(biāo)鍵盤。隨著時(shí)代和科技的發(fā)展，當(dāng)前人機(jī)交互的方式漸漸增多，無論是體感交互，觸屏交互，手勢(shì)交互等，其交互效果都得到了提升，而人機(jī)交互一直以來都是科技發(fā)展研究中的熱門課題之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為當(dāng)前一種新興的、熱門的人機(jī)交互方式，其能夠通過沉浸感、交互性、共享性等不同的角度出發(fā)，進(jìn)而形成一個(gè)虛擬環(huán)境，這是一個(gè)全新的三維交互方式。由于人們一直以來都生存在三維空間中，能夠?qū)θS空間中的事物進(jìn)行更好地把握，而原本的交互過程中，利用鼠標(biāo)和鍵盤在電腦上進(jìn)行操作及操作，并不是特別的直觀。而通過三維映射能夠更加直觀地幫助人們?nèi)ジ兄?dāng)下的狀況。在分析心虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人機(jī)交互時(shí)，還需要了解到究竟什么是人機(jī)交互。從狹義的角度分析，是指人利用計(jì)算機(jī)來達(dá)成相應(yīng)的任務(wù)，操作者既人在終端設(shè)備輸入本次需要完成的任務(wù)以及類型。通過相應(yīng)程序的設(shè)定，可以讓計(jì)算機(jī)既輸出設(shè)備完成預(yù)期的計(jì)算結(jié)果，這種計(jì)算機(jī)設(shè)備與用戶之間所形成的信息交換，就可以將其稱之為人機(jī)交互。然而從廣義的角度進(jìn)行分析，人機(jī)交互是指隨著科技和大數(shù)據(jù)的飛速發(fā)展，近幾年計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度越來越快，人類在與計(jì)算機(jī)進(jìn)行溝通時(shí)，也漸漸地從原本的復(fù)雜性逐步走向功能性和易用性。在現(xiàn)代科技的演化過程，其中人機(jī)交互更加傾向于利用計(jì)算機(jī)主動(dòng)解決生成、演化，并且計(jì)算出在該項(xiàng)任務(wù)中人類的需求中最重要的預(yù)期數(shù)據(jù)是什么。在面對(duì)不同的文化背景、不同操作習(xí)慣、應(yīng)用規(guī)律，所形成的效果也有著一定的區(qū)別，這也是當(dāng)前研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人機(jī)交互時(shí)主要最重要的意義。

二、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互系統(tǒng)的研究路徑

1.通過三維圖像進(jìn)行人機(jī)交互

分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人機(jī)交互運(yùn)行機(jī)制時(shí)，首先可以考慮到的是三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，這是一個(gè)在當(dāng)前使用頻率較高，并且能夠增強(qiáng)人際交互信息傳遞速率的關(guān)鍵技術(shù)之一。利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生成相對(duì)較為復(fù)雜的圖像信息，或者是一個(gè)三維立體信息結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)，其并不是一個(gè)難點(diǎn)問題，但在圖像生成過程中，會(huì)存在著精準(zhǔn)度不足這一問題，導(dǎo)致用戶在虛擬空間中其行為定位存在一定的偏差。應(yīng)明確任何一個(gè)精準(zhǔn)圖像，在三維視角的體感觀下，針對(duì)虛擬物體其精準(zhǔn)圖像顯得尤為重要，這是增強(qiáng)體驗(yàn)效果與沉浸感的重要方式。三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)需要在不同的光照、不同的角度下對(duì)物體所發(fā)生的視覺效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。例如，在飛行模擬器的人機(jī)交互中，圖像信息需要根據(jù)空間移動(dòng)的頻次進(jìn)行實(shí)時(shí)的刷新。要求即便是在模擬相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下，仍舊能夠保證輸出圖像質(zhì)量較高的信號(hào)，輸出質(zhì)量應(yīng)達(dá)到三維模擬技術(shù)的需求，并全方位考慮到用戶的體驗(yàn)度，滿足當(dāng)前人機(jī)交互模式的實(shí)際需求，增強(qiáng)用戶自身的感知。

2.立體聲與觸覺的人機(jī)交互技術(shù)

用戶在通過計(jì)算機(jī)接受接收信息時(shí)立體聲聽覺效果也是必要且基礎(chǔ)條件之一。在傳統(tǒng)的人機(jī)交互技術(shù)中，立體聲效大多數(shù)通過單一的音頻設(shè)備輸出，無法達(dá)到三維立體的感官需求，但是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)左右耳之間不同的立體聲效同時(shí)輸出，其聲音效果本身具備一定的方向感，這也是在模擬現(xiàn)實(shí)世界中不同聲音的效果。無論是其聲音的強(qiáng)弱或者是角度，都會(huì)跟隨著聽覺角度的改變而出現(xiàn)一定的改變，這是由于在現(xiàn)實(shí)世界中，聲音是來自四面八方的，而不同地方的聲音，由于強(qiáng)弱、角度等，會(huì)隨著聽聲音本人的角度改變而出現(xiàn)一定的變化，甚至有一些聲音會(huì)由于角度問題而出現(xiàn)自主偏離人機(jī)交互效果?？v觀當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，有關(guān)立體聲聽覺效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其無法達(dá)到聽覺感知中利用方位判斷的位移效果，這也是虛擬技術(shù)有待完善的關(guān)鍵技術(shù)之一。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，需要能夠達(dá)到的是觀察不同物體，不僅僅可以通過視覺效果來進(jìn)行感受，也能通過觸覺方面的感知功能，獲取更多的信息。用戶可以通過數(shù)據(jù)感知事物，了解虛擬事物的光滑度、震動(dòng)感等等，這種觸覺效果也是加強(qiáng)人機(jī)交互感知過程中的重要方式之一。

3.視覺的人機(jī)交互系統(tǒng)

視覺對(duì)人機(jī)交互技術(shù)而言始終是最重要的，用戶能夠接受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所提供的一系列視覺信息，但是這種視覺信息是有限的。例如，在imax技術(shù)出現(xiàn)之前，圖像信息在終端界面所展現(xiàn)出的視角僅僅為雙眼焦距所能夠適應(yīng)的范圍，其虛擬物體的距離與大小處于相對(duì)適中的狀態(tài)。基于當(dāng)時(shí)的科技發(fā)展?fàn)顟B(tài)，人機(jī)交互信息始終處于距離信息對(duì)實(shí)體景物模擬的信號(hào)單元，在這一過程中無法加強(qiáng)人對(duì)視覺的整體感知效果，但是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以有效地改變這一問題，直接推進(jìn)了雙目立體視覺效果，增強(qiáng)其感知性，為人機(jī)交互模式創(chuàng)造了一個(gè)極為有利的環(huán)境和條件。用戶可以在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所創(chuàng)建的虛擬空間內(nèi)進(jìn)行觀察，但是當(dāng)傳統(tǒng)的顯示設(shè)備無法達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人機(jī)交互的效果時(shí)，需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)完成交互技術(shù)，用戶也可以借助相應(yīng)的設(shè)備，利用雙眼感受不同的圖像。例如，在左邊的眼睛中，能夠感受到的是奇數(shù)幀的圖像，而在右邊眼睛中就可以感受到偶數(shù)幀的圖像，通過奇偶真的迭代演化與信息疊加，進(jìn)而形成視差效應(yīng)的立體感。同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人機(jī)交互中也可以實(shí)現(xiàn)隨著視角變動(dòng)而發(fā)生同為變化，這是由于物體坐標(biāo)系根據(jù)同時(shí)姿態(tài)或位置遷移而進(jìn)行景象的遷移，用戶所觀察到的景象也如同現(xiàn)實(shí)世界中的位置變化，這種虛擬現(xiàn)實(shí)效果提高了人機(jī)交互的質(zhì)量，也拓寬了用戶在進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察時(shí)的視覺廣度以及環(huán)境認(rèn)知效果。

結(jié)語

綜上所述，基于虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互系統(tǒng)，能夠?yàn)椴僮髡咛峁└鼮楹?jiǎn)單、沉浸性更強(qiáng)的控制平臺(tái)。對(duì)操作者而言人機(jī)交互所帶來的感官是十分直觀的，給人一種身臨其境的體驗(yàn)效果，能夠更好地了解到在操作過程中存在哪些問題有待解決，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也為人機(jī)提供了全新的交互系統(tǒng)，能夠讓人類與機(jī)器人在進(jìn)行溝通時(shí)更加順暢，其交互效果也會(huì)隨之得到提升，促進(jìn)其交互狀態(tài)達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王震，蓋孟，許恒碩.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維場(chǎng)景圖像表面重建算法[J/OL].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）：1-6[2021-09-09].

[2]陳鵬，劉煜天，王怡心.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在房車及客制化領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，11（23）：156-161.

作者簡(jiǎn)介：黃文鶴（1986.08.），女，漢族，遼寧省大連市人，遼寧輕工職業(yè)學(xué)院，講師，研究方向：數(shù)字媒體設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。