数字化展示设计中虚拟交互的应用与研究

张华书，周旋，刘连哲，李晓猛

（华中科技大学机械科学与工程学院，武汉 430074）

0 引言

在虚拟交互技术中，虚拟交互往往是用来形容各具特色的应用手段（应用程序），这种手段通常能使操作执行者身临其境，这种应用具有高度可视化、可听化、可触化的3D 环境。CAD 及其衍生软件、图形硬件加速器、4D影院、数据库手套等已研发出来的技术为虚拟交互技术的普及做出了良好的铺垫。数字化展示设计中的虚拟交互技术将被集成到日常生活和活动中，将被用在人类的各种生活方式里；这项技术将发展到影响涉及人的行为、人际沟通和认知。随着人类投入更多的时间在虚拟空间中，将产生一个渐进的“迁移到虚拟空间”的经济学、世界观和文化的重要变化［1］。但就目前实际情况来讲，在现有的技术层面上还很难形成一个高度逼真的虚拟交互环境，这些限制主要来自计算机处理能力及数字化陈展表达手段中硬件的不足。

1 数字化展示设计的关键

数字化展示设计中的人机自然交互与虚拟感知技术中将运动连续性的特征与情感、知觉相互支配；并且能够准确预测匹配的精度，降低了视觉特征搜索的空间，提高了听觉空间的灵敏度，增强了触觉触碰时逼真感。随着科研经费的增加、科研能力的提升，运算处理器、数据通信、图形处理以及展示手段等技术将会变得更加快速精准，并且具有可控制的成本效益，未来的数字化展示中，将会使展示产品更具智能化并且显示更突出的数字特征。将网络与数字化陈展相结合使得生活、学习、工作、娱乐在虚拟交互这一媒介下协调运作。将原本一维单调的操作范围升级为多维立体的处理空间。

一个正式的数字化展品应独立于应用程序域，设计模式允许定义计算机的支持而且不缺乏可读性，完全融于可重复可擦除的应用程序，在硬件不改变的情况下能够使用多种不同功能的应用程序，使得数字化展品多样化形成可循环利用且具有多主题的交互系统。

数字化给陈展带来了异于传统思维模式的崭新创作、展示方式。不管当今的展示设计趋势往什么方向迈进，先进技术总是起到决定性作用的因子，其中虚拟交互技术便是推动展示设计发展高新技术手段的强力燃料。任何一项新技术的开发都只有转化为功能性的产品，以产品的社会功效促进科学技术的发展，从而使先进科学技术又循环作用于新技术的开发。新的技术席卷而来将把工程师武装起来，使工程师们能够真正的优化产品。数字化展示设计中虚拟交互绝对是这一波新技术浪潮中毋庸置疑的高潮。

2 虚拟交互技术的应用

现代化的展示环境下，需要提供自然的交换方式，同时由于受数据的复杂度、网络资源、数据传递速度等因素的影响，为保证交互内容的精确度与实时性，需要一种简单易开发的独立开发框架，使得数字化展示系统具有良好的适应性以及通用性，系统与设备配置相得益彰。数字化展示设计中虚拟交换的设计流程如图1。

通过使用整合虚拟现实和认知任务，能够提高空间的交互式应用程序定向性能。例如在已开发的虚拟交互应用程序TOUCH（Telehealth Outreach for Unified Community Health）［2］在医学教育中加强学习耦合创新与先进技术，高性能计算和下一代互联网的嵌入式虚拟现实环境（Virtual Reality Environments），人工智能和体验主动学习方法。虚拟交互技术已被用于教育和培训，让学习者在犯错误的情况下安全替代现实实践情况，从错误中学习，以后避免相同情况，从而得到提升与深层次的理解。

数字陈展与虚拟交互技术将虚拟团队成员聚集在一起，与距离无关，作为虚拟互动体验式学习、工作、训练，为绩效考核和资格认证提供了一个平台。进一步验证其确定的潜在价值，提高知识转移的分布式VRE 未来表现。

3 结语

数字化展示设计中的虚拟交互技术的运用，使人们获得分析问题的三大益处：认知的成就（cognitive achievements）、观点采择（perspective-taking）以及逻辑论证（logicargumentation）。该技术的使用从多层次多角度分析及模拟现实问题的关键节点，给换位思考理论提供了一个同等机会平台，共享不同观点。

［1］CASTRANOVA E.Exodus to the Virtual World:How online fun is changing reality［M］.New York:Palgrave Macmillan,2007.

［2］ALVERSON D C,SAIKI S M Jr,JACOBS J,et al.Distributed interactive virtual environments for collaborative experiential learning and training independent of distance over Internet2［J］.Stud Health Techno Inform，2004，98:7-12.

［3］HUOPANIEMI J.Virtual acoustics and 3-D sound in multimedia signal processing［D］.Helsinki：Helsinki University of Technology，1999.

［4］徐世同，庄严，梁爽.运用虚拟现实技术创设虚拟学习情境应用研究［C］//“高教强省”探索与实践——高教科研2008.哈尔滨：黑龙江省高等教育学会，2009.

［5］刘浩.数字城市三维重现展示系统［J］.微计算机信息，2004（2）：119.

［6］李晓玲，陆长德，李小丽.基于网络的交互式虚拟展示技术研究［J］.计算机工程与应用，2007，43（3）：90-92.

［7］鲁东明，潘云鹤，陈任.敦煌石窟虚拟重现与壁画修复模拟［J］.测绘学报，2002（1）：12-16.