基于混合现实技术的沉浸式导向系统设计探究

马辉　覃瑶

摘要：在信息文明高度发展的当代，导向系统作为连接用户与环境的枢纽，对其信息载体与内容形式的设计革新迫在眉睫。本文以导向系统为研究对象，对导向系统信息载体的现状进行分析，提出基于混合现实技术，选择其中发展较为成熟的Hololens作为导向系统的信息载体，根据沉浸式挑战与技巧的黄金体验原则，通过数据分析的方法挖掘导向系统沉浸式设计的数据内容。旨在通过设计让用户享受沉浸式的体验。

关键词：混合现实技术;沉浸式;导向系统设计

中图分类号：TP399 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2021）04-0030-02

1研究背景与目的

1.1研究背景

科技进步给现代人的生活带来了巨大的便利，对设计领域也产生了诸多的推动作用。现代的空间设计在施工与展示过程中，早已与多元化的科技手段密不可分，产品设计的制作也融入了大量的现代工艺技术。近年来，招贴海报设计也逐渐开始以电子屏幕的动态表达形式来传达资讯。但导向系统设计作为空间环境设计与视觉传达设计相结合的综合学科，无论是其信息的载体还是其内容的传达形式，却依然停留在传统的设计模式中。

2020年国家文化科技创新部颁布《基于数字技术的沉浸式新型业态监测报告》，指出中国沉浸产业总产值已达68.2亿，处于逐年增长的状态，是备受年轻态消费者喜爱的线下娱乐形式。诸多传统领域都以前所未有的热情时刻关注着沉浸产业的动态，且纷纷引入沉浸式设计内容进行创新升级。但要使新型载体中呈现的内容成为精准定位的沉浸式导向信息，必须基于沉浸式最优体验的黄金设计原则，依据其量化标准，通过充分可靠的导向数据内容进行分析。因此，基于混合现实技术的沉浸式导向系统设计研究是对传统平面设计的革新，是对人工智能背景下用户沉浸体验的超前思考。

1.2研究目的

课题的研究从导向系统信息载体革新的需求作为出发点，探究以Hololens作为信息载体的导向系统的优势，解决其信息载体固化的问题，促进新时代背景下导向系统形式与内容的升级。基于沉浸式设计浪潮的来袭，为了及时把握其设计优势，对导向系统进行沉浸式设计迫在眉睫。本文针对现有情况，提出通过数据分析的方法，确立沉浸式导向系统设计的黄金体验原则，挖掘沉浸式导向系统设计的数据信息内容，分析沉浸式导向系统设计的数据优化问题。对导向系统的参与用户、导引环境、导向信息等数据内容进行分析，生成一套精准的基于混合现实技术的沉浸式导向系统内容，是本文研究目的。

2混合现实技术概述

21世纪以来，多家互联网巨头公司纷纷将研发重点聚焦于虚拟现实的系列产品上，相关内容层出不穷。而增强现实技术的概念则早在20世纪90年代就被提出，是指利用软硬件结合，将屏幕上的虚拟世界与现实世界互动结合的技术。混合现实技术与增强现实技术不同于虚拟现实技术那样切断了与现实世界的联系，而是将虚拟的图像文字等内容与真实世界相叠加。混合现实技术能将人与虚拟世界和现实世界三者连接起来，用户能在多种角度获得沉浸式的深度交互体验。而微软公司生产的Hololens是混合现实业界目前技术较为成熟的可穿戴设备，该设备已大量投入军事、医疗等领域。因此，选择Hololens作为导向系统信息内容的新型载体，将其运用于艺术设计方面的开发与实践具有重要意义。

3基于混合现实技术的沉浸式导向系统设计优势

3.1提升交互体验的便利性

混合现实技术作为用户与环境的导向媒介，用户可以通过佩戴Hololens就能识别方位与路径，无需四处寻找导向标牌，即便身处陌生环境也能避免迷失方向，在减弱分心的基础上也能让用户沉浸于对当前环境的体验。早在20世纪中期，英特尔就为霍金提供了辅助语音系统，通过其面部肌肉抽动、眼球指示计算机合成声进行交互行为。未来可穿戴设备的发展路径不再是基于PC或智能手机的技术路径进行思考，显示与交互技术会突破当前移动端的这种界面交互方式。新型载体应当是基于虚拟显示技术，而其交互技术则是基于语音、图像与体感等方式。借助于科技将人与环境相融合，将是未来移动互联网的主要发展方向。

3.2增强内容传播的功能性

混合现实技术不同于传统静态导向标牌自始至终只能传达固定的内容，其可以基于Hololens的多维智能沉浸式导向系统，通过算法为用户提前规划路线，实时更新导向信息的精准内容，确保传达实景环境的相关信息，识别该处空间环境的行为规范来警示用户，在保证系统基本导向功能准确传达的前提下，拓展相关的知识内容呈现给用户，丰富体验者的知识领域。由于Hololens具有优于智能手机的私人使用属性，在用户体验主题环境前，可预先下载该场景的导向系统程序，结束后可删除其使用画面，也可以选择保留存储作为纪念。

3.3丰富感官体验的多样性

用户通过基于混合现实技术的导向系统可得到更丰富的感官沉浸体验。视觉方面通过对虚拟的导向信息与实际的场景环境進行叠加，将画面投放到Hololens的屏幕上，使用户能看到实时更新的动态导向信息。听觉方面是指设备中提供了丰富的环境音效模型和声学模型资源，使得用户通过模型可以切实感受到临场般的听觉体验，让语音交互指令成为可能;嗅觉方面，设备内装有录入场景环境气味分子的模型，可以依据不同场景释放相关气味，同时也能清除环境中的异味，保证用户体验到纯粹的主题氛围;触觉方面，Hololens可通过如滑动、握拳、抓取等虚拟触控手势来完成操作指令，增加用户的体感交互行为，当画面中出现虚拟物体时，可以通过触碰来达到真实的触觉感受。

3.4调节智能系统的灵活性

尽管目前已有部分导向系统尝试与空间场景进行融合，使用户可以通过裸眼观看，从某一视觉角度感受空间与平面设计的融合性，但由于空间与导向载体是固定不变的，一旦体验者所处的位置与角度发生变化，就无法再观看到绝佳的视觉效果。而基于混合现实技术的Hololens却完全能做到导向信息与环境画面更好地融合设计，其可根据不同的空间形态调整其显示的角度，确保用户全方位地观看混合现实画面;根据晨昏变化调节其显示内容的明度与色相;根据气候变化调整显示内容的冷暖与材质等。充分彰显了智能导向系统的灵活性。

4基于混合现实技术的沉浸式导向系统设计流程

4.1确立沉浸式导向系统设计的黄金体验原则

沉浸式设计是指利用人的感官体验来调动认知体验，以此达到身临其境的感觉，众多传统行业正尝试通过沉浸式设计变革进行突破。沉浸式的概念最初由积极心理学的奠基人米哈里提出，他认为最优的沉浸体验来自于个人能力与挑战之间的平衡，随着挑战与能力的关系转变，个人的体验感受也会有所不同，只有当两者位于最高点时，高难度挑战与卓越的能力相互配合，个人的全心投入才可能触发心流，塑造异于平常的沉浸体验与感受。本研究以混合现实技术下的Hololens作为导向系统的新型载体，已经蕴含沉浸式设计的本质特征，在对系统内容的研究过程中，则以沉浸式技巧与挑战的黄金比例为准则开展设计。

4.2挖掘沉浸式导向系统设计的数据信息内容

挑战与技巧黄金比例原则的构成要素包括性别、年龄、地域、学识与经历等，个体用户有其独特的社会身份与行动能力，当挑战与其行动能力恰巧平衡时，则会达到最高的沉浸式体验。基于沉浸式体验的黄金比例，根据人的社会特性与行动能力，把握住导向系统的服务性质，结合用户与环境的信息内容进行数据挖掘。例如，女性更倾向于柔和的交互设计界面，而男性则倾向于简洁的风格;不同年龄阶段的数据内容也有所区别，青少年喜欢色彩图形丰富的交互设计界面，而老年群体则更加看重交互的功能性;不同地域文化的使用群体也会对导向内容的需求有所差异;不同功能空间的导向系统，由于服务性质的差异其设计内容也会有所区别，比如写字楼等办公区域强调高效实用性，而疗养院等护理空间则更强调舒适性。

4.3分析沉浸式导向系统设计的数据优化问题

在进行数据优化问题分析前，应首先确立对其分析的问题与目标，以期在设计中充分考虑使用群体的学识经历与社会属性的数据分析结果，通过优化设计来调动其认知参与度与沉浸式体验。在获取导引环境、导引信息、用户群体的数据内容后，将导向系统的原始数据内容，通过数据传输技术储存于后台进行计算分析。对获取内容进行解读推理，再将内容分门别类建立相应的数据库。最后，根据对数据的分析得到结果，以此来进行与之对应的优化设计，让用户的使用体验能够私人定制化，内容推送方面也更加精准。

5结语

本文是对基于数据分析的沉浸式导向系统设计的探索与尝试，主要进行了导向系统新型信息载体与基于混合现实技术的沉浸式导向系统数据化设计的研究。尝试探究更加符合未来空间环境发展路径的导向设计，满足不同使用群体与场景的需求，提升导向交互体验的便捷性、增强内容传播的功能性、丰富感官体验的多样性和调节智能系统的灵活性。基于混合现实技术对沉浸式导向系统进行数据化设计的探索，是对导向系统形式与内容的推陈出新。新时代的导向系统应在更好地满足其功能性的基础上，运用新技术与新手段，通过数据分析的方法与手段，使其达到与环境的高度协调统一，让用户通过使用基于混合现实技术的沉浸式导向系统，获得更好的沉浸式体验。机合成声进行交互行为。未来可穿戴设备的发展路径不再是基于PC或智能手机的技术路径进行思考，显示与交互技术会突破当前移动端的这种界面交互方式。新型载体应当是基于虚拟显示技术，而其交互技术则是基于语音、图像与体感等方式。借助于科技将人与环境相融合，将是未来移动互联网的主要发展方向。

3.2增强内容传播的功能性

混合现实技术不同于传统静态导向标牌自始至终只能传达固定的内容，其可以基于Hololens的多维智能沉浸式导向系统，通过算法为用户提前规划路线，实时更新导向信息的精准内容，确保传达实景环境的相关信息，识别该处空间环境的行为规范来警示用户，在保证系统基本导向功能准确传达的前提下，拓展相关的知识内容呈现给用户，丰富体验者的知识领域。由于Hololens具有优于智能手机的私人使用属性，在用户体验主题环境前，可预先下载该场景的导向系统程序，结束后可删除其使用画面，也可以选择保留存储作为纪念。

3.3丰富感官体验的多样性

用户通过基于混合现实技术的导向系统可得到更丰富的感官沉浸体验。视觉方面通过对虚拟的导向信息与实际的场景环境进行叠加，将画面投放到Hololens的屏幕上，使用户能看到实时更新的动态导向信息。听觉方面是指设备中提供了丰富的环境音效模型和声学模型资源，使得用户通过模型可以切实感受到临场般的听觉体验，让语音交互指令成为可能;嗅觉方面，设备内装有录入场景环境气味分子的模型，可以依据不同场景释放相关气味，同时也能清除环境中的异味，保证用户体验到纯粹的主题氛围;触觉方面，Hololens可通过如滑动、握拳、抓取等虚拟触控手势来完成操作指令，增加用户的体感交互行为，当画面中出现虚拟物体时，可以通过触碰来达到真实的触觉感受。

3.4调节智能系统的灵活性

尽管目前已有部分导向系统尝试与空间场景进行融合，使用户可以通过裸眼观看，从某一视觉角度感受空间与平面设计的融合性，但由于空间与导向载体是固定不变的，一旦体验者所处的位置与角度发生变化，就无法再观看到绝佳的视觉效果。而基于混合现实技术的Hololens却完全能做到导向信息与环境画面更好地融合设计，其可根据不同的空间形态调整其显示的角度，确保用户全方位地观看混合现实画面;根据晨昏变化调节其显示内容的明度与色相;根据气候变化调整显示内容的冷暖与材质等。充分彰显了智能导向系统的灵活性。

4基于混合现实技术的沉浸式导向系统设计流程

4.1确立沉浸式导向系统设计的黄金体验原则

沉浸式设计是指利用人的感官体验来调动认知体验，以此达到身临其境的感觉，众多传统行业正尝试通过沉浸式设计变革进行突破。沉浸式的概念最初由积极心理学的奠基人米哈里提出，他认为最优的沉浸体验来自于个人能力与挑战之间的平衡，随着挑战与能力的关系转变，个人的体验感受也会有所不同，只有当两者位于最高点时，高难度挑战与卓越的能力相互配合，个人的全心投入才可能触发心流，塑造异于平常的沉浸体验与感受。本研究以混合现实技术下的Hololens作为导向系统的新型载体，已经蕴含沉浸式设计的本质特征，在对系统内容的研究过程中，则以沉浸式技巧与挑战的黄金比例为准则开展设计。

4.2挖掘沉浸式导向系统设计的数据信息内容

挑战与技巧黄金比例原则的构成要素包括性别、年龄、地域、学识与经历等，个体用户有其独特的社会身份与行动能力，当挑战与其行动能力恰巧平衡时，则会达到最高的沉浸式体验。基于沉浸式体验的黄金比例，根据人的社会特性与行动能力，把握住导向系统的服务性质，结合用户与环境的信息内容进行数据挖掘。例如，女性更倾向于柔和的交互设计界面，而男性则倾向于简洁的风格;不同年龄阶段的数据内容也有所区别，青少年喜欢色彩图形丰富的交互设计界面，而老年群体则更加看重交互的功能性;不同地域文化的使用群体也会对导向内容的需求有所差异;不同功能空间的导向系统，由于服务性质的差异其设计内容也会有所区别，比如写字楼等办公区域强调高效实用性，而疗养院等护理空间则更强调舒适性。

4.3分析沉浸式导向系统设计的数据优化问题

在进行数据优化问题分析前，应首先确立对其分析的问题与目标，以期在设计中充分考虑使用群体的学识经历与社会属性的数据分析结果，通过优化设计来调动其认知参与度与沉浸式体验。在获取导引环境、导引信息、用户群体的数据内容后，将导向系统的原始数据内容，通过数据传输技术储存于后台进行计算分析。对获取内容进行解读推理，再将内容分门别类建立相应的数据库。最后，根据对数据的分析得到结果，以此来进行与之对应的优化设计，让用户的使用体验能够私人定制化，内容推送方面也更加精准。

5结语

本文是对基于数据分析的沉浸式导向系统设计的探索与尝试，主要进行了导向系统新型信息载体与基于混合现实技术的沉浸式导向系统数据化设计的研究。尝试探究更加符合未来空间环境发展路径的导向设计，满足不同使用群体与场景的需求，提升导向交互体验的便捷性、增强内容传播的功能性、丰富感官体验的多样性和调节智能系统的灵活性。基于混合现实技术对沉浸式导向系統进行数据化设计的探索，是对导向系统形式与内容的推陈出新。新时代的导向系统应在更好地满足其功能性的基础上，运用新技术与新手段，通过数据分析的方法与手段，使其达到与环境的高度协调统一，让用户通过使用基于混合现实技术的沉浸式导向系统，获得更好的沉浸式体验。