基于交互式虚拟技术的在线展示系统设计

吴艺妮

(安徽绿海商务职业学院 信息技术系,安徽 合肥 230601)

0 引言

社会经济的发展历经了农业经济、工业经济和服务经济,目前已经步入了体验经济的阶段,人们在生活和消费过程中,不仅重视实物,更加看重的是服务和体验[1]。传统的作品展示多采用实物展示或者图片文字形式展示,用户获取产品信息的方式比较局限,信息获取和购买过程的体验性都比较差。基于交互式虚拟技术的作品在线展示,就是利用虚拟技术,从用户需求的角度入手。通过三维虚拟展示,为用户提供与产品进行交互式互动的全新体验,让用户能够从各个角度观察和体验,获取最全面准确的产品信息,让用户能够沉浸在更加多样化的产品展示氛围中,获得美好的情感体验[2-3]。

1 交互式虚拟展示

1.1 交互式虚拟展示的概念

传统作品展示布置在特定的展示空间中,关键展示要素包括展示空间、展示作品以及参观者等。随着信息技术的不断发展和工业设计作品交易市场的繁荣,基于计算机技术的交互式虚拟在线展示形式越来越受重视。但是,目前产品在线展示和在线交易的发展程度不一,缺乏针对特定类型和风格的多样化展示系统,这在一定程度上影响了展览品的展示与交易[4]5-7。建立基于交互式虚拟技术的在线展示系统,规范产品的在线虚拟化展示管理,为用户提供细节清晰的产品景象和产品资料下载服务,同时保证产品设计的创意受到保护。

交互式虚拟展示,就是利用虚拟现实和增强现实技术,高效整合数字化产品、场景设计以及展示模型,借助计算机三维虚拟环境实现用户与产品展示的交互,让客户感受到更加美好的展示效果。交互式虚拟设计不仅包括视觉效果,还会提供丰富的听觉和触觉信息展示[4]5-7。传统的展示设计就是为用户提供感官上的产品广告,而交互式虚拟设计不仅实现了传统展示形式的功能,还具备沉浸式、想象性、交互性的特征,提升了人机交互的人性化特质[5]。

1.2 交互式虚拟展示系统分类

根据交互式虚拟展示的基本概念,其在线展示系统的设计核心是构建生态化、全方位和可交互的虚拟环境。按照展示场景的生成方式,可以将交互式在线展示系统划分为基于三维建模展示和基于图像展示两种。基于图像的交互式虚拟产品展示是非常传统的展示形式,突出表现在获取快速和数据量小等,是商业展示领域的常用媒介,包括基于序列图的展示和基于全景图像的展示[6]。基于几何建模的在线展示主要是通过三维建模软件完成场景和产品形象的构建,更加关注细节、功能和结构上的仿真效果。

产品的虚拟展示系统能够为用户提供更多交互接口,按照系统的沉浸程度将交互式虚拟展示系统分为桌面型、沉浸型和协作共享型。桌面型虚拟展示由一台计算机实现,通过计算机屏幕观察虚拟世界,利用键盘、鼠标等输入设备控制虚拟展示效果。三维立体交互展示系统结构简单、经济性高、推广性强,但是交互方式和显示系统水平限制了用户的临场体验感和沉浸感。沉浸型虚拟展示系统包括显示系统、虚拟软件和图形处理系统,利用数据手套、头盔显示器等传感装置,完成虚拟交互功能。在这种环境下,用户的听觉和视觉与外部环境都是分离的,用户能够全身心投入到虚拟展示环境中,完全沉浸其中。协作共享型虚拟展示系统是随着通信技术、网络技术发展起来的,信息应用和数据挖掘的深度、广度都发生巨大变化,逐渐展现出集成化和网络化的特征。共享型虚拟展示能够同时为多个互联网用户提供协同工作,网络虚拟空间共享,将分布在不同位置的用户有效的连接起来,实现协作共享目标。

2 在线展示系统设计原则

在线展示应该为用户提供良好的体验,主要从感官体验、交互体验和情感体验三个层面来提升。感官体验是强调在系统开发之初,除了要对空间作品进行建模,同时也要重视作品展示的软装,营造出艺术氛围浓郁的展示环境,为了更好地提升作品展示真实感,要采用1∶1的设计比例。交互体验是要为用户提供优秀的交互操作,用户可以自我选择展示的背景、灯光、角度等。情感体验是要按照层次提供浏览的满足感和新奇感,空间的布局和作品摆放都可以根据用户意见调整,在操作中满足用户情感体验。

第一要以用户为主,在线展示方案设计之初,首先要考虑用户需求,一切的研究设计都以用户为中心,考虑用户的关注点、兴趣点和忽略点,才能切身体会用户需求,做出符合用户情感需要的设计。在艺术作品在线展示系统中,用户可以通过交互操作选择不同的场景,也可以选择系统内置的展示场景等,可以看到物品不同环境下的特质。第二要重视产品展示的真实性,既要对艺术作品有很好的修饰,同时也要还原艺术作品的真实性,作品比例、材质和展示空间比例的真实性都要得到还原,要展示艺术作品的韵味和本质,又要赋予艺术品全新的内涵,可以说真实性越好,用户的体验感受也就越好。第三要符合真实性的原则,通过用户感官来传递信息,和传统的信息传递有所不同,用户可以从不同的方位、角度来浏览作品,对产品信息的了解更加全面，空间和时间不会限制作品的形象,能够更好的确保展品的合理性和准确性。

多媒体在线展示的特殊性决定了用户可以根据思维转变的情况跳跃式体验整个展示,例如点击不同的链接或者不同的角度图像等,可以主动更改作品的展示背景、自主旋转模型、随意漫游在虚拟展示空间等,让产品形象更加鲜活和多样,满足不同用户的多样化需求。在线展示系统是建立在强大的互联网和计算机技术基础上的,能够更加便捷的运用色彩、配饰、灯光、点缀等,增强展品主题给用户的体验,让展示效果更加丰富。

3 在线展示系统的关键技术

3.1 SSH框架

艺术作品在线展示系统的框架采用以MVC模式为基础的Struts+Spring+Hibernate的框架进行开发。MVC模式的应用程序是以模型、视图、控制器为核心,控制器完成信息接受,根据需求不同调用不同模型解决用户请求,然后将系统处理结果反馈给视图,通过界面向用户输出。

3.2 数据库设计

本系统的设计选择使用Oracle数据库,它具有强大的数据管理功能,能够永久性保存大量的数据,确保数据的可靠性和共享性,其分布式处理功能能够支撑数据仓库操作,其中的信息准则、视图更新准则、保证访问准则、逻辑性和物理性独立准则都能为系统的设计提供强大的支持。

3.3 B/S模式

本系统采用B/S模式进行,这是目前最流行的系统设计框架,能更好地适应互联网技术发展需要,用户可以通过web浏览器访问资源,使用更加便捷,用户可以在电脑、手机等终端设备上访问艺术作品在线展示系统,降低系统开发成本,一次性完成开发,从不同地理位置能够访问同样数据库,有助于信息保护和权限管理。

3.4 虚拟现实建模语言

VRML是VRML联盟发布的虚拟现实建模语言,为开放、工业标准、可扩展的景象描述语言,该技术为网页中的三维动画效果及用户交互问题的解决提供方案。该技术就是在用户端提供三维图形库,网页运行中根据需要着色和渲染,有效减少了网络传输的数据量。

3.5 虚拟产品数据压缩

产品的在线展示,需要全方位多角度的将产品细节还原出来,所以展示模型的构建必须尽可能的精细化,这也必然导致模型处理巨大的数据量。为了更好地解决数据量巨大对网络带来的压力,要进行模型的精简。利用数据压缩算法处理数据,然后进行网络传输,数据到达客户端时再进行解压,降低网络传输压力。虚拟展示数据压缩流程如图1所示。

图1 虚拟展示数据的压缩流程示意图Fig.1 Schematic diagram of the compression process of virtual display data

3.6 用户兴趣度优化方案

在线展示系统应该尽可能的减小存储文件,所以除了对文件进行压缩处理之外,还需要不断优化虚拟场景。本文提出一个以用户兴趣度为基础的Agent控制模型,用户浏览产品整体时,简化模型几何形状或者纹理,在用户浏览局部细节时,加载精细模型。该模块能够计算用户的兴趣度,通过查询用户日志和历史记录来掌握用户的兴趣,实现场景的动态优化。

定义A是用户感兴趣的内容合集,即为用户提供的共享对象集合。A是m×(m+n)的矩阵,用户化身Avatari感兴趣的内容Contentj的序列可以表示为aij,其初始值为0。

定义P表示对内容有过兴趣的用户集合,P是m×(m+n)的矩阵,pij是对内容Contenti感兴趣的化身Avatarj的序列,其初始值为0。

定义C表示的是用户对兴趣信息的反应灵敏度,并将其称为好奇度:

用户化身为Avatari时,感兴趣的其他用户化身表示为Avatarj,Avatarj过去感兴趣的内容可以表示为ajk。ci定义用户感兴趣的好奇度,按照用户输入的内容,确定系统推荐给用户的共享对象的表达式为:

wik←wik+wjk·ciajk(1≤k≤m+n)

用户化身为Avatari时,感兴趣的内容Contentj感兴趣的内容表示为pjk。系统给用户推荐的其他用户化身的内容为:

4 在线展示系统设计案例

基于交互式虚拟技术的在线展示系统,是以产品管理为基础,提供在线展示和展会服务,同时对展品进行数据分析,收集用户的浏览信息,为产品展览交易等提供高效的信息展示平台,同时为决策提供信息支撑。系统用户可以随时随地掌握展会、展品、专题展览、统计分析数据等全面的艺术作品信息,获取一个内容丰富的信息资源网,用户可以收藏、点赞或者下载感兴趣的展品信息等。

系统的功能包括视听模块、交互模块以及社交模块三个部分,系统功能流程如图2所示。

图2 系统功能流程图Fig.2 Flow chart of system function

系统采用三层架构的开发模式,基于J2EE平台,按照MVC设计开发思想,实现系统的模块化和组件化开发,用户可以通过B/S模式访问系统。系统设计之初,必须重视用户心理模型的建立,通过设计调研的方式收集用户需求、用户行为习惯以及典型的心理活动,为系统设计提供依据。图3所示为在线展示系统总体结构图。

图3 在线展示系统总体结构图Fig.3 The overall structure of the online display system

在线展示系统需要处理图形渲染、光照以及交互等三维的图形引擎问题。用户采用的是多用户系统,能够根据客户的浏览经历和习惯,实现自动分析计算,按照用户的兴趣实现商业智能配对,建立起智能导航系统。该系统基于VRML多用户环境搭建,为用户提供真实的体验环境,让用户的商品选择、评估更加便捷。

5 结论

不同的产品具有不同的特性和内涵,用户获取信息的关注点也不同,本文讨论基于交互式虚拟技术的在线展示系统,为用户提供良好的感官体验、交互体验和情感体验,有效提升用户浏览的临场体验,更加全面的传递产品信息,对促进产品展示的多样化发展具有重要作用。