虚拟现实技术在当代展示设计中的应用

王亚东 (中国戏曲学院)

虚拟现实技术在当代展示设计中的应用

王亚东 (中国戏曲学院)

阐述虚拟现实展示设计的概念、特点、表现方式及基本类型，探讨虚拟现实展示设计应该遵循的设计原则和对设计传播的现实意义。通过分析其在商业产品展示、建筑环境展示、文化遗产展示等方面的具体应用，论述其不同的应用价值和意义。并且对三维建模虚拟现实展示与全景虚拟现实展示这两种设计类别进行具体研究论述，阐述其设计实现原理、应用技术及设计内容。

展示设计 虚拟现实

一、展示设计的发展概况

展示设计是一个有着丰富内容、涉及领域广泛并随着时代发展内涵不断得到充实的课题。展示设计的目的并不是展示本身，而是通过设计对空间进行有计划、有目的、符合逻辑地的内容展现给观众。随着时代的进步，新的科学技术和艺术设计手段的发展，展示设计发生了天翻地覆的变化，设计师利用现代的媒体对展示环境进行系统的策划、创意、设计及实施，使现代展示设计呈现出新的风貌。在现代展示艺术中，早已不再只是单纯依靠展板或展柜这种纯静态的展示方式，而是运用了大量的多媒体技术，表现出一种动态的、交互的展示方式。观众不但可以多维度的观看展品，还可以对展品进行操作，与展品产生互动，让观众更加直接的了解产品的功能和特点。这种以多媒体技术为平台的现代展示技术手段多种多样，是随着计算机技术的发展而不断丰富的。近年来，虚拟现实技术的兴起，使现代展示艺术又有了新的创作手法，虚拟现实技术所带来的全新仿真交互体验将成为现代展示艺术新的发展方向。

二、现代展示设计中的虚拟现实技术

展示设计中利用虚拟现实技术实现的互动性设计最为符合现代信息的传播理念，也更能调动参观者的积极性，提高他们参展的兴趣，这就意味着参观者并不是被动地参观，而是主动地参与展示内容，参观者已不仅仅是旁观者，也成为了展示设计的一部分。早在20世纪60年代，世界上许多有远见的专家就提出了“寓教于乐”的观点，陈列室内“请勿动手”的牌子逐渐被“动手试试”所代替。互动性展示设计打破以往那种单一的静态展示、封闭式展示方式，变成了一种鼓励参观者参与，在真实的环境中去理解展品、体会展品。

虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，始于20世纪60年代。直到90年代初，虚拟现实技术才开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。虚拟现实技术(简称VR),又称虚拟环境、仿真技术。虚拟现实是从英文单词“Virtual Reality”翻译过来的，Virtual的含义是当前的这个环境是虚拟的，不是真实的，是利用计算机模拟生成的虚拟空间，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的仿真模拟，给人错觉的一个虚拟的环境；Reality的含义是真实的世界或现实的环境。两者结合起来就成为虚拟现实，也就是说采取计算机等设备，并通过各种技术手段创造一个新的“环境”，让人感觉到就如同处在真实的客观世界一样。虚拟现实集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、立体显示技术等技术，是一项综合的集成技术。它所具有的多感知性、沉浸性、交互性和构想性，使人们能沉浸其中，形成具有交互功能的多维化的信息环境。现如今虚拟现实技术已经运用在军事、航天、医疗、教育、娱乐、文化艺术等诸多领域，在现代展示设计中，虚拟现实技术才刚刚开始介入。从本质上来说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户的操作。

多感知性——是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

沉浸性——又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。

交互性——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

构想性——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

在现代展示设计中，根据展示的特性，主要用到的虚拟现实技术是：

1、全景图像技术。全景图像技术是一种基于静态图像在微机平台上能够实现虚拟现实技术。让人们在网上能够进行360度全景观察，而且通过交互操作，可以实现自由浏览，从而体验三维的VR视觉世界。 360度全景是由两大部分组成：全景摄影与虚拟全景。全景摄影是指把相机环360度的一组照片通过无缝处理，所拼接成的一张全景图像，而全景图像是指大于双眼正常有效视角或双眼余光视角，乃至360度完整场景范围的照片。再运用一定的网络技术将真实的场景还原全在互联网上显示，并具有较强的互动性，使您能用鼠标控制环视的方向，可左可右，可上可下，可近可远，可大可小，使您有身临其境的感觉，称之为虚拟全景。

2、三维显示技术。立体三维显示的临场感是使人具有“身临其境”的逼真感，也是虚拟现实的核心技术之一。为了要逼真地模拟视觉功能，在很大程度上是依赖于三维显示技术的图像处理及理解能力。这种三维显示技术，一种是在软件三维制作基础上的基于平面显示器的三维图像，一种是基于硬件技术在空间中所展现出来的三维图像。第一种技术实质就是软件技术，即运用3dsmax、Maya等三维建模软件制作出三维图像，而显示硬件平台仍为平面显示器，是一种平面视觉上的三维显示；第二种技术则是硬件技术，如多通道投影、空气成像技术等。多通道投影技术，可以实现环幕影像的放映，再如立体眼镜可以增强影像的立体感，而空气成像技术则是近年来才研制出的相对高端的硬件技术，它可以实现在空气中呈现立体影像，并具备触控感应交互性。

3、交互技术。现代展示艺术所追求的不再是单方面的视听展示而更多地注重互动性，因此虚拟现实技术中交互设计就显得尤为重要，这也是它最吸引人的地方。目前，交互技术主要有空间定位的交互，环境变化的交互以及三维行为的交互这三种交互方式。如果说建模与贴图给虚拟现实作品创造了世界和角色形象，那么交互技术的运用就是给世界增加了生气与灵魂。

三、虚拟现实技术在现代展示设计中的应用现状

虚拟现实技术的不断发展使得现代展示艺术也从中找到新的突破口，逐渐开始在展示中运用虚拟现实技术它所带来的沉浸性、交互性与构想性给现代展示艺术注入了新鲜的血液。

1、网上世博会。虚拟现实技术在上海世博会应用非常广泛，在建设真实展馆的同时还在网上首次建立了网上虚拟世博会，世博会结束之后网上世博会将被永久保留，成为一个永恒的虚拟展馆。它不仅是实体展会的虚拟化，而且是一个渠道，是世博会的延伸和补充，通过逼真的三维体验技术，使本届世博会更加丰富。在3DVIA 的3D虚拟技术帮助下，可以为游客提供一个逼真的虚拟3D体验和实时互动的全球化平台。通过达索系统3DVIA与Web3D多媒体技术的整合，网上世博会将建立起一个5.28 平方公里的虚拟公园，通过网络对2010年世博会上数以百计的三维虚拟展览馆进行展示，参观者只需要点击鼠标既可以体验逼真的会场，从一个展区游览到另一个展区进行游览。参观者可以控制虚拟游客进行三维互动体验，并可以观看网上世博会直播活动。网上世博会利用在线游戏的协作概念和方式，让来自全球的游客将发挥他们的创造性，共同建设一个和谐的“未来城市”。

2、建筑漫游。传统的建筑展示，如商业领域的房地产展示以及文化领域的历史建筑的展示往往都以等比例缩小的实体模型的方式展现，这样的方式虽然也能够多角度的展示建筑，但由于是等比例缩小的模型，观察者无法真正感受到建筑的体量大小，更无法体会到建筑融入现实环境后的感觉。通过虚拟现实技术来展示建筑，可以使观察者像现实一样漫步于建筑环境中，是一种身临其境的真切感受。这种虚拟现实的小区规划以及样板房的展现形式已经在我国北京、上海、广州等大城市逐渐热门起来。同时，虚拟现实技术运用于文化遗产领域的景观建筑，并借助于网络的传播，可以使远在千里之外的游客可以足不出户即可游览名胜古迹，使其文化可以得到更快更好的传播。目前，一些著名的文化景点如故宫、敦煌、明孝陵等都已做了这样的虚拟现实系统。其中南京的明孝陵则运用了网络虚拟现实技术实现了网络化展示，并建立了虚拟明孝陵网站，游客不仅可以自由的游览三维的景点场景，还可以进行实时的文字对话交流。

3、虚拟戏曲服饰展示《粉末登场》。我带领学生制作的虚拟戏曲服饰展示《粉末登场》同样应用的是虚拟现实技术，是一个集戏曲人物介绍、戏曲换装、游戏体验的多元应用作品，通过新技术来演绎传统的戏曲艺术。首先利用虚拟现实技术对生、旦两个戏曲行当的服饰进行展示，采用键盘、卡片两种操作方式，把死板的戏曲常识游戏化，与枯燥的死记硬背相比，玩家可以以一种轻松的情绪去体验戏曲，再辅以声音的解说，在不知不觉中就会对戏曲产生兴趣。

其次在展示作品中还加入了互动环节画脸谱，戏曲人物中净角的一大特点就是脸谱，而虚拟现实技术可以通过虚拟体验的方式让普通人来参与到这一专业环节中，将画脸谱的过程虚拟化，这样既省去了材料费，还能比较真实地感受到绘制过程。

四、虚拟现实技术应用展望

对展示设计来说，虚拟现实技术还是一种较新的技术，它所带来的不仅仅是展示艺术视觉效果上的革命，更带来了与众不同的全新交互体验。虚拟现实化的展示设计作为科技与艺术的崭新结合点，拥有以前任何一个时代都无法比拟的创造性、想象性和身临其境之感，更为合理的协调了人机之间、人与人之间的交互关系，开拓了展示设计领域中的一个新的发展方向，其沉浸性、交互性和构想性的特点也给展示设计带来了新的创作方式和艺术语言。