畢海波

一、虛擬現(xiàn)實設(shè)計的發(fā)展

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是近幾年的一個熱門的話題。根據(jù)體驗者參與形式的不同，大致可分為四種模式：桌面式、增強式、分布式和沉浸式。桌面的表現(xiàn)形式一般是利用電腦顯示器來顯示影像，作為虛擬現(xiàn)實頭盔的外部接口；增強式虛擬技術(shù)則是把真實環(huán)境和虛擬環(huán)境疊加在一起，用投影的形式表現(xiàn)，一般應(yīng)用在大型的舞臺場景中。分布式虛擬技術(shù)是通過網(wǎng)絡(luò)分享虛擬空間，類似現(xiàn)在流行的虛擬社區(qū)的概念；沉浸式虛擬技術(shù)則是利用頭盔、控制裝置、反饋裝置等營造充滿沉浸感的空間。本文主要介紹沉浸式的虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

目前，索尼、三星、微軟、HTC 等公司已經(jīng)開發(fā)了自身的虛擬現(xiàn)實設(shè)備。大部分已經(jīng)投放到市場中。虛擬現(xiàn)實設(shè)備一般是顯示型頭盔，擁有110°視角，全封閉視覺環(huán)境。戴上頭盔后，使用者就會置身一個虛擬的空間之中?？臻g會通過人們的雙眼視差營造立體感，讓人感覺置身真實空間中，同時通過追蹤設(shè)備的配合，產(chǎn)生更加強烈的沉浸感體驗。

二、虛擬現(xiàn)實設(shè)計的原理和優(yōu)勢

1.虛擬現(xiàn)實設(shè)計的原理

事實上，在虛擬空間中，人們對長度、寬度、深度等數(shù)據(jù)的判斷并不敏感，給人留下更深刻印象的是物體的形態(tài)和顏色。于是設(shè)計師往往采用建立模型的方法來表現(xiàn)虛擬世界，主要包括單模型和地形表面模型。同時采用專門的軟件來輔助設(shè)計效果的實現(xiàn)。實際上所謂的三維立體空間，就是在二維空間的基礎(chǔ)上，改變長、寬、高比例，使人們產(chǎn)生錯覺來實現(xiàn)的。視錯覺實驗對比見表1。

表1 視錯覺圖

就像表中所示一樣，我們經(jīng)常把幻覺當(dāng)做真實。比如表1 中，線段A 看似比B 長，但實際上它們的長度是相同的。假如場景中存在兩條一樣的線，根據(jù)線條的位置不同，人們會自動的調(diào)整視覺的前后關(guān)系，產(chǎn)生透視感。因此，場景設(shè)計者常常利用長寬或形狀的錯覺來設(shè)計場景，從一個移動的光點變成一個符號化的景觀世界。讓我們產(chǎn)生立體感，空間也由此產(chǎn)生。

2.虛擬現(xiàn)實設(shè)計相比平面設(shè)計的優(yōu)勢

我們可以做一個實驗，同樣的進行photoshop 的創(chuàng)造性活動，區(qū)別是首先在電腦上繪圖，然后頭戴虛擬設(shè)備顯示器，并且在這兩種繪圖方式的過程中，記錄繪圖的時間、繪圖完成后兩種方式的誤差，和設(shè)計成品的體驗感和沉浸感來做對比。

首先讓測試者在電腦上進行繪圖，然后在虛擬現(xiàn)實中繪圖，通過對測試者感受的反饋，我們可以看到，平面設(shè)計操作的響應(yīng)時間和虛擬設(shè)計相差不大，繪制精度虛擬繪畫略高，而設(shè)計時的沉浸感體驗卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過平面設(shè)計的方式。

在設(shè)計的過程中，設(shè)計師能夠突破傳統(tǒng)屏幕的限制，在全新的空間中隨意構(gòu)建角色，并且能夠用最自由的方式捕捉每一根線條，塑造每一個形狀，這可以大大激發(fā)設(shè)計師的想象力和創(chuàng)造力。虛擬現(xiàn)實繪畫技術(shù)在其他領(lǐng)域如動畫創(chuàng)作或特效構(gòu)建方面擁有極大的潛力，甚至在可以預(yù)見到的未來，有可能改變動畫和電影的呈現(xiàn)方式。

表2 平面設(shè)計與虛擬現(xiàn)實設(shè)計體驗統(tǒng)計

三、展望虛擬現(xiàn)實設(shè)計的未來發(fā)展趨勢

1.虛擬現(xiàn)實設(shè)計面臨的問題

沉浸式設(shè)計雖然擁有超出傳統(tǒng)平面設(shè)計的體驗，但還有難以解決的問題就是眩暈。虛擬現(xiàn)實技術(shù)歸根結(jié)底是通過眼鏡上的屏幕來實現(xiàn)沉浸感，并且為了使人產(chǎn)生視差，還需要調(diào)整鏡片和眼球焦距的位置來校準(zhǔn)，達(dá)到更好的體驗效果。因此，一些使用者會在設(shè)計過程中產(chǎn)生眩暈的情況。雖然經(jīng)過一段時間的適應(yīng)，眩暈會有所緩解，但還是無法完全避免這種情況的產(chǎn)生。

分辨率是沉浸式設(shè)計體驗效果的重要標(biāo)準(zhǔn)。分辨率越高，虛擬現(xiàn)實設(shè)計就越真實，人們的體驗感就越強。然而分辨率越高，對硬件的要求就越高。這個硬件包括計算機運算性能和虛擬眼鏡的分辨率兩個部分。現(xiàn)今的絕大多數(shù)硬件還沒有達(dá)到能夠支持4K 分辨率的程度。當(dāng)然如果要實現(xiàn)這樣的效果，增加的成本也是消費者無法接受的。現(xiàn)今的大多數(shù)虛擬設(shè)備公司都是探索“沉浸感”和“分辨率”之間的平衡點，以求得在相對好的沉浸體驗下，不降低清晰度。

2.虛擬現(xiàn)實設(shè)計中沉浸式設(shè)計未來的應(yīng)用方向

沉浸式設(shè)計體驗有什么意義？它如何影響我們的生活？其實它已經(jīng)開始影響我們的生活，并且在將來會給我們的生活帶來更多的影響。雖然虛擬現(xiàn)實設(shè)備目前更多的出現(xiàn)在實驗室、公司、企業(yè)和研究人員手中，但其實虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)深入了我們的生活。改變了人們的觀念。隨著計算機技術(shù)發(fā)展的成熟，虛擬設(shè)計逐漸被越來越多的人所接受。在設(shè)計產(chǎn)品、醫(yī)療保健、旅游和娛樂活動等領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的身影已經(jīng)出現(xiàn)。例如，在現(xiàn)實生活中要對產(chǎn)品做出改變，需要花費企業(yè)大量的精力、時間和金錢。但是如果已經(jīng)有建立好的數(shù)字模型，對虛擬模型進行改變，則會節(jié)省大量的金錢和時間。福特汽車公司就建立了虛擬現(xiàn)實實驗室，通過虛擬測試汽車的救生系統(tǒng)，完成一系列在現(xiàn)實中不可能的實驗。 手術(shù)培訓(xùn)可能是最早也是最常見的沉浸式醫(yī)療應(yīng)用。許多外科手術(shù)設(shè)備是非常難掌握的，并且手術(shù)訓(xùn)練成本高昂、風(fēng)險很大。在虛擬空間中進行手術(shù)，加上提供觸覺反饋的設(shè)備，能為醫(yī)生提供出色而且性價比高的方式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)也常常應(yīng)用在教育中，配合移動終端的使用，可以構(gòu)建出適合學(xué)生學(xué)習(xí)的環(huán)境，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。