基于混合現實技術的沉浸式導向系統設計探究

馬輝　覃瑤

摘要：在信息文明高度發展的當代，導向系統作為連接用戶與環境的樞紐，對其信息載體與內容形式的設計革新迫在眉睫。本文以導向系統為研究對象，對導向系統信息載體的現狀進行分析，提出基于混合現實技術，選擇其中發展較為成熟的Hololens作為導向系統的信息載體，根據沉浸式挑戰與技巧的黃金體驗原則，通過數據分析的方法挖掘導向系統沉浸式設計的數據內容。旨在通過設計讓用戶享受沉浸式的體驗。

關鍵詞：混合現實技術;沉浸式;導向系統設計

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）04-0030-02

1研究背景與目的

1.1研究背景

科技進步給現代人的生活帶來了巨大的便利，對設計領域也產生了諸多的推動作用。現代的空間設計在施工與展示過程中，早已與多元化的科技手段密不可分，產品設計的制作也融入了大量的現代工藝技術。近年來，招貼海報設計也逐漸開始以電子屏幕的動態表達形式來傳達資訊。但導向系統設計作為空間環境設計與視覺傳達設計相結合的綜合學科，無論是其信息的載體還是其內容的傳達形式，卻依然停留在傳統的設計模式中。

2020年國家文化科技創新部頒布《基于數字技術的沉浸式新型業態監測報告》，指出中國沉浸產業總產值已達68.2億，處于逐年增長的狀態，是備受年輕態消費者喜愛的線下娛樂形式。諸多傳統領域都以前所未有的熱情時刻關注著沉浸產業的動態，且紛紛引入沉浸式設計內容進行創新升級。但要使新型載體中呈現的內容成為精準定位的沉浸式導向信息，必須基于沉浸式最優體驗的黃金設計原則，依據其量化標準，通過充分可靠的導向數據內容進行分析。因此，基于混合現實技術的沉浸式導向系統設計研究是對傳統平面設計的革新，是對人工智能背景下用戶沉浸體驗的超前思考。

1.2研究目的

課題的研究從導向系統信息載體革新的需求作為出發點，探究以Hololens作為信息載體的導向系統的優勢，解決其信息載體固化的問題，促進新時代背景下導向系統形式與內容的升級。基于沉浸式設計浪潮的來襲，為了及時把握其設計優勢，對導向系統進行沉浸式設計迫在眉睫。本文針對現有情況，提出通過數據分析的方法，確立沉浸式導向系統設計的黃金體驗原則，挖掘沉浸式導向系統設計的數據信息內容，分析沉浸式導向系統設計的數據優化問題。對導向系統的參與用戶、導引環境、導向信息等數據內容進行分析，生成一套精準的基于混合現實技術的沉浸式導向系統內容，是本文研究目的。

2混合現實技術概述

21世紀以來，多家互聯網巨頭公司紛紛將研發重點聚焦于虛擬現實的系列產品上，相關內容層出不窮。而增強現實技術的概念則早在20世紀90年代就被提出，是指利用軟硬件結合，將屏幕上的虛擬世界與現實世界互動結合的技術。混合現實技術與增強現實技術不同于虛擬現實技術那樣切斷了與現實世界的聯系，而是將虛擬的圖像文字等內容與真實世界相疊加?；旌犀F實技術能將人與虛擬世界和現實世界三者連接起來，用戶能在多種角度獲得沉浸式的深度交互體驗。而微軟公司生產的Hololens是混合現實業界目前技術較為成熟的可穿戴設備，該設備已大量投入軍事、醫療等領域。因此，選擇Hololens作為導向系統信息內容的新型載體，將其運用于藝術設計方面的開發與實踐具有重要意義。

3基于混合現實技術的沉浸式導向系統設計優勢

3.1提升交互體驗的便利性

混合現實技術作為用戶與環境的導向媒介，用戶可以通過佩戴Hololens就能識別方位與路徑，無需四處尋找導向標牌，即便身處陌生環境也能避免迷失方向，在減弱分心的基礎上也能讓用戶沉浸于對當前環境的體驗。早在20世紀中期，英特爾就為霍金提供了輔助語音系統，通過其面部肌肉抽動、眼球指示計算機合成聲進行交互行為。未來可穿戴設備的發展路徑不再是基于PC或智能手機的技術路徑進行思考，顯示與交互技術會突破當前移動端的這種界面交互方式。新型載體應當是基于虛擬顯示技術，而其交互技術則是基于語音、圖像與體感等方式。借助于科技將人與環境相融合，將是未來移動互聯網的主要發展方向。

3.2增強內容傳播的功能性

混合現實技術不同于傳統靜態導向標牌自始至終只能傳達固定的內容，其可以基于Hololens的多維智能沉浸式導向系統，通過算法為用戶提前規劃路線，實時更新導向信息的精準內容，確保傳達實景環境的相關信息，識別該處空間環境的行為規范來警示用戶，在保證系統基本導向功能準確傳達的前提下，拓展相關的知識內容呈現給用戶，豐富體驗者的知識領域。由于Hololens具有優于智能手機的私人使用屬性，在用戶體驗主題環境前，可預先下載該場景的導向系統程序，結束后可刪除其使用畫面，也可以選擇保留存儲作為紀念。

3.3豐富感官體驗的多樣性

用戶通過基于混合現實技術的導向系統可得到更豐富的感官沉浸體驗。視覺方面通過對虛擬的導向信息與實際的場景環境進行疊加，將畫面投放到Hololens的屏幕上，使用戶能看到實時更新的動態導向信息。聽覺方面是指設備中提供了豐富的環境音效模型和聲學模型資源，使得用戶通過模型可以切實感受到臨場般的聽覺體驗，讓語音交互指令成為可能;嗅覺方面，設備內裝有錄入場景環境氣味分子的模型，可以依據不同場景釋放相關氣味，同時也能清除環境中的異味，保證用戶體驗到純粹的主題氛圍;觸覺方面，Hololens可通過如滑動、握拳、抓取等虛擬觸控手勢來完成操作指令，增加用戶的體感交互行為，當畫面中出現虛擬物體時，可以通過觸碰來達到真實的觸覺感受。

3.4調節智能系統的靈活性

盡管目前已有部分導向系統嘗試與空間場景進行融合，使用戶可以通過裸眼觀看，從某一視覺角度感受空間與平面設計的融合性，但由于空間與導向載體是固定不變的，一旦體驗者所處的位置與角度發生變化，就無法再觀看到絕佳的視覺效果。而基于混合現實技術的Hololens卻完全能做到導向信息與環境畫面更好地融合設計，其可根據不同的空間形態調整其顯示的角度，確保用戶全方位地觀看混合現實畫面;根據晨昏變化調節其顯示內容的明度與色相;根據氣候變化調整顯示內容的冷暖與材質等。充分彰顯了智能導向系統的靈活性。

4基于混合現實技術的沉浸式導向系統設計流程

4.1確立沉浸式導向系統設計的黃金體驗原則

沉浸式設計是指利用人的感官體驗來調動認知體驗，以此達到身臨其境的感覺，眾多傳統行業正嘗試通過沉浸式設計變革進行突破。沉浸式的概念最初由積極心理學的奠基人米哈里提出，他認為最優的沉浸體驗來自于個人能力與挑戰之間的平衡，隨著挑戰與能力的關系轉變，個人的體驗感受也會有所不同，只有當兩者位于最高點時，高難度挑戰與卓越的能力相互配合，個人的全心投入才可能觸發心流，塑造異于平常的沉浸體驗與感受。本研究以混合現實技術下的Hololens作為導向系統的新型載體，已經蘊含沉浸式設計的本質特征，在對系統內容的研究過程中，則以沉浸式技巧與挑戰的黃金比例為準則開展設計。

4.2挖掘沉浸式導向系統設計的數據信息內容

挑戰與技巧黃金比例原則的構成要素包括性別、年齡、地域、學識與經歷等，個體用戶有其獨特的社會身份與行動能力，當挑戰與其行動能力恰巧平衡時，則會達到最高的沉浸式體驗?；诔两襟w驗的黃金比例，根據人的社會特性與行動能力，把握住導向系統的服務性質，結合用戶與環境的信息內容進行數據挖掘。例如，女性更傾向于柔和的交互設計界面，而男性則傾向于簡潔的風格;不同年齡階段的數據內容也有所區別，青少年喜歡色彩圖形豐富的交互設計界面，而老年群體則更加看重交互的功能性;不同地域文化的使用群體也會對導向內容的需求有所差異;不同功能空間的導向系統，由于服務性質的差異其設計內容也會有所區別，比如寫字樓等辦公區域強調高效實用性，而療養院等護理空間則更強調舒適性。

4.3分析沉浸式導向系統設計的數據優化問題

在進行數據優化問題分析前，應首先確立對其分析的問題與目標，以期在設計中充分考慮使用群體的學識經歷與社會屬性的數據分析結果，通過優化設計來調動其認知參與度與沉浸式體驗。在獲取導引環境、導引信息、用戶群體的數據內容后，將導向系統的原始數據內容，通過數據傳輸技術儲存于后臺進行計算分析。對獲取內容進行解讀推理，再將內容分門別類建立相應的數據庫。最后，根據對數據的分析得到結果，以此來進行與之對應的優化設計，讓用戶的使用體驗能夠私人定制化，內容推送方面也更加精準。

5結語

本文是對基于數據分析的沉浸式導向系統設計的探索與嘗試，主要進行了導向系統新型信息載體與基于混合現實技術的沉浸式導向系統數據化設計的研究。嘗試探究更加符合未來空間環境發展路徑的導向設計，滿足不同使用群體與場景的需求，提升導向交互體驗的便捷性、增強內容傳播的功能性、豐富感官體驗的多樣性和調節智能系統的靈活性。基于混合現實技術對沉浸式導向系統進行數據化設計的探索，是對導向系統形式與內容的推陳出新。新時代的導向系統應在更好地滿足其功能性的基礎上，運用新技術與新手段，通過數據分析的方法與手段，使其達到與環境的高度協調統一，讓用戶通過使用基于混合現實技術的沉浸式導向系統，獲得更好的沉浸式體驗。機合成聲進行交互行為。未來可穿戴設備的發展路徑不再是基于PC或智能手機的技術路徑進行思考，顯示與交互技術會突破當前移動端的這種界面交互方式。新型載體應當是基于虛擬顯示技術，而其交互技術則是基于語音、圖像與體感等方式。借助于科技將人與環境相融合，將是未來移動互聯網的主要發展方向。

3.2增強內容傳播的功能性

混合現實技術不同于傳統靜態導向標牌自始至終只能傳達固定的內容，其可以基于Hololens的多維智能沉浸式導向系統，通過算法為用戶提前規劃路線，實時更新導向信息的精準內容，確保傳達實景環境的相關信息，識別該處空間環境的行為規范來警示用戶，在保證系統基本導向功能準確傳達的前提下，拓展相關的知識內容呈現給用戶，豐富體驗者的知識領域。由于Hololens具有優于智能手機的私人使用屬性，在用戶體驗主題環境前，可預先下載該場景的導向系統程序，結束后可刪除其使用畫面，也可以選擇保留存儲作為紀念。

3.3豐富感官體驗的多樣性

用戶通過基于混合現實技術的導向系統可得到更豐富的感官沉浸體驗。視覺方面通過對虛擬的導向信息與實際的場景環境進行疊加，將畫面投放到Hololens的屏幕上，使用戶能看到實時更新的動態導向信息。聽覺方面是指設備中提供了豐富的環境音效模型和聲學模型資源，使得用戶通過模型可以切實感受到臨場般的聽覺體驗，讓語音交互指令成為可能;嗅覺方面，設備內裝有錄入場景環境氣味分子的模型，可以依據不同場景釋放相關氣味，同時也能清除環境中的異味，保證用戶體驗到純粹的主題氛圍;觸覺方面，Hololens可通過如滑動、握拳、抓取等虛擬觸控手勢來完成操作指令，增加用戶的體感交互行為，當畫面中出現虛擬物體時，可以通過觸碰來達到真實的觸覺感受。

3.4調節智能系統的靈活性

盡管目前已有部分導向系統嘗試與空間場景進行融合，使用戶可以通過裸眼觀看，從某一視覺角度感受空間與平面設計的融合性，但由于空間與導向載體是固定不變的，一旦體驗者所處的位置與角度發生變化，就無法再觀看到絕佳的視覺效果。而基于混合現實技術的Hololens卻完全能做到導向信息與環境畫面更好地融合設計，其可根據不同的空間形態調整其顯示的角度，確保用戶全方位地觀看混合現實畫面;根據晨昏變化調節其顯示內容的明度與色相;根據氣候變化調整顯示內容的冷暖與材質等。充分彰顯了智能導向系統的靈活性。

4基于混合現實技術的沉浸式導向系統設計流程

4.1確立沉浸式導向系統設計的黃金體驗原則

沉浸式設計是指利用人的感官體驗來調動認知體驗，以此達到身臨其境的感覺，眾多傳統行業正嘗試通過沉浸式設計變革進行突破。沉浸式的概念最初由積極心理學的奠基人米哈里提出，他認為最優的沉浸體驗來自于個人能力與挑戰之間的平衡，隨著挑戰與能力的關系轉變，個人的體驗感受也會有所不同，只有當兩者位于最高點時，高難度挑戰與卓越的能力相互配合，個人的全心投入才可能觸發心流，塑造異于平常的沉浸體驗與感受。本研究以混合現實技術下的Hololens作為導向系統的新型載體，已經蘊含沉浸式設計的本質特征，在對系統內容的研究過程中，則以沉浸式技巧與挑戰的黃金比例為準則開展設計。

4.2挖掘沉浸式導向系統設計的數據信息內容

挑戰與技巧黃金比例原則的構成要素包括性別、年齡、地域、學識與經歷等，個體用戶有其獨特的社會身份與行動能力，當挑戰與其行動能力恰巧平衡時，則會達到最高的沉浸式體驗?；诔两襟w驗的黃金比例，根據人的社會特性與行動能力，把握住導向系統的服務性質，結合用戶與環境的信息內容進行數據挖掘。例如，女性更傾向于柔和的交互設計界面，而男性則傾向于簡潔的風格;不同年齡階段的數據內容也有所區別，青少年喜歡色彩圖形豐富的交互設計界面，而老年群體則更加看重交互的功能性;不同地域文化的使用群體也會對導向內容的需求有所差異;不同功能空間的導向系統，由于服務性質的差異其設計內容也會有所區別，比如寫字樓等辦公區域強調高效實用性，而療養院等護理空間則更強調舒適性。

4.3分析沉浸式導向系統設計的數據優化問題

在進行數據優化問題分析前，應首先確立對其分析的問題與目標，以期在設計中充分考慮使用群體的學識經歷與社會屬性的數據分析結果，通過優化設計來調動其認知參與度與沉浸式體驗。在獲取導引環境、導引信息、用戶群體的數據內容后，將導向系統的原始數據內容，通過數據傳輸技術儲存于后臺進行計算分析。對獲取內容進行解讀推理，再將內容分門別類建立相應的數據庫。最后，根據對數據的分析得到結果，以此來進行與之對應的優化設計，讓用戶的使用體驗能夠私人定制化，內容推送方面也更加精準。

5結語

本文是對基于數據分析的沉浸式導向系統設計的探索與嘗試，主要進行了導向系統新型信息載體與基于混合現實技術的沉浸式導向系統數據化設計的研究。嘗試探究更加符合未來空間環境發展路徑的導向設計，滿足不同使用群體與場景的需求，提升導向交互體驗的便捷性、增強內容傳播的功能性、豐富感官體驗的多樣性和調節智能系統的靈活性?；诨旌犀F實技術對沉浸式導向系統進行數據化設計的探索，是對導向系統形式與內容的推陳出新。新時代的導向系統應在更好地滿足其功能性的基礎上，運用新技術與新手段，通過數據分析的方法與手段，使其達到與環境的高度協調統一，讓用戶通過使用基于混合現實技術的沉浸式導向系統，獲得更好的沉浸式體驗。