VR虚拟现实技术下数字媒体艺术设计与创新研究

张尚理

【摘 要】数字媒体艺术作为一种新兴的媒体艺术和大众艺术，借助于其综合性的技术手段和跨媒体特征，使其表现能力要大大超过绘画、摄影、舞蹈、戏剧、电影等传统艺术的表现形式。近年来计算机信息技术的发展，特别是图形图像表现力的增强和处理手段的日益丰富，为数字媒体艺术创作提供了广泛的表现空间。计算機图形艺术设计和以虚拟现实（VR）为代表的多媒体技术的联姻，为人类实现真正具有身临其境感的艺术形式提供了可能，虚拟艺术由此应运而生。本文将对VR虚拟现实技术下数字媒体艺术设计与创新。

【关键词】VR虚拟现实技术；数字媒体艺术；设计；创新

由于半导体、计算机和通信技术的日新月异，以微电子技术为基础的数字化信息技术得到迅速发展，从而引发了多媒体技术的迅猛发展和广泛应用。人们从单调枯燥的数据输入中解放出来，进入了丰富多彩的图形世界。但目前这种二维图形接口存在严重的局限，与人的自然感知习惯有本质区别，因而仍被称为以计算机为中心的接口技术。虚拟现实艺术最显著的特点之一就是它的身临其境性，“身临其境性”是指特定环境提供的感觉通道和人获取感觉信息的广度和深度。从信息学角度来看，人类主要是通过视觉和听觉接收外界的信息。在传统艺术形式中，电影、电视是以往最好的提供多维感觉信息的手段，但它们只能提供视觉和听觉两种感觉信息，而未来的数字电影不仅能够提供全方位的立体视听效果，还可以提供一些传统影视所无法提供的信息，如触觉、嗅觉、味觉等感官信息，从而让人体验到更为逼真的身临其境感。

一、虚拟现实（VR）技术的概述

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR），这一名词是由美国VPL公司创建人拉尼尔在1980年代初提出的，也称灵境技术或人工环境。它是计算机与用户之间的一种更为理想化的人机界面形式。通常用户头戴一个头盔（用来显示立体图像的头盔式显示器）或者采用大屏幕立体投影，手持传感手套，仿佛置身于一个幻觉世界中，在虚拟环境中漫游，并允许操作其中的“物体”。

狭义的定义：一种人机界面（人机交互方式），可以称之为“自然人机界面”。在此环境中，用户看到的是全彩色主体景象，听到的是虚拟环境中的音响，手或脚可以感受到虚拟环境反馈给他的作用力，由此使用户产生一种身临其境的感觉。人以与感受真实世界一样的（自然的）方式来感受计算机生成的虚拟世界，具有和相应真实世界里一样的感觉。

广义的定义，对虚拟想象（三维可视化的）或真实三维世界的模拟。这就不仅仅是一种界面了，主要的部分是内部的模拟和虚拟现实式的界面。对某个特定环境真实再现后。用户通过接受和响应模拟环境的各种感官刺激，与其中虚拟的人及事物进行行为和思想等的交流，使用户有身临其境的感觉。

二、虚拟现实（VR）技术对于数字媒体艺术的影响

人们周围的图像从来没有像近年来这样发生如此迅速的变化，人们也从未像今天这样被暴露在如此不同类型的图像世界中，更没有任何一种方式可以像今天这样使得图像从根本上发生改变。近年来，媒体和技术在人们的工作空间和程序中所引发的巨变超过了以往任何时代。显而易见，它也在众多的艺术领域产生了重要的影响。新媒体艺术，也就是录像、计算机图像、动画、网络艺术以及以最前卫的形式出现的交互/虚拟艺术，己经开始主导图像和艺术理论。人们正经历着从计算机控制的虚拟空间和图像本身，到那些现实独立生成能力和栩栩如生的生命系统图像，再到包罗万象的视觉和感官领域这一发展过程。虚拟现实艺术设计的诞生使设计师和欣赏者能够身临其境于艺术作品所营造的虚拟空间，并能以一种简洁、自然的方式与设计对象进行互动。

虚拟现实技术使艺术具有了身临其境性和交互性，进而实现了“身临其境的艺术”。在数字媒体艺术构筑的虚拟世界当中，分辨不清到底哪些是真实的，哪些又是非真实的，通过数字虚拟营造的真实，甚至比真实的存在还要真实。虚拟空间场景数字化技术不仅能利用计算机创造出数字化的生物，担当影片的主角，而且能够虚拟出现实中很难拍摄的空间场景，拓宽表现空间。虚拟的空间场景可以是真实世界的模拟，也可以是想象中的虚幻世界，不受真实条件约束，在图像制作的发展史上，人们第一次不是借助于光线来制作图像（录像机、照相机、摄影机都是靠真实的光线与感光底片的相互作用来工作），而是用数字来制作图像。数字媒体艺术的虚拟性使得“真实”这一概念有了全新的含义。数字媒体艺术的虚拟性所营造的种种“真实”完全超越了传统的真实经验，这就使得对真实的理解不能仅仅局限于日常经验中，而要进入虚拟的数字现实之中，一同去迎接虚拟的现实，或虚拟的非现实。

例如，如果将场景中物体的质量、硬度、温度、湿度、表面光滑程度等属性加以记录，观众在观赏电影时使用带有操作装置和信息反馈系统的设备，就可以感受到被触摸物体的轻重、软硬、冷热、干湿等。他们可以触摸、移动、处理虚拟场景中的物体，如与剧中的人物握手，搬动一个箱子，驾驶一辆汽车，折断一根木棍等。目前，美国的数字香味公司已经可以做到用数字方式记录和重现气味信息。这家公司开发了一种名为“我闻”的香味合成器。这种香味合成器可以将128种基本香味，按不同的比例，混和成生活中数千种不同的香味。美国的特里森斯公司己经开发出了名为“冠军特里森斯”的数字味觉分析合成器。与色彩类似，味道可以被离散成甜、酸、苦、咸四种基本味道，用这四种基本味道就可以合成出生活中人们能够品尝到的所有味道。

三、虚拟现实技术下数字媒体艺术创作设计与实践

目前看来，虚拟现实的图像和仿真技术所要达到的目的，都是力图通过一种多感官体验的合成媒介形式与传统媒介相结合。以目前的研究成果为出发点和基础，几乎所有的虚拟艺术，都是旨在为观看者在影像位置上提供一种可能存在的最真实的印象。但是这不是我们的最终目的，虚拟现实的最终目的是得到的幻象信息完全符合人类感官的所有的生理特征。下面对重点技术进行分析：

（一）Tilt Brush

Tilt Brush 是一款以虚拟现实技术为核心，拥有多种风格且能适应不同类型的数字媒体艺术创作应用。对数字媒体艺术创作者而言，使用控制手柄即可完成创作，具体来说，左手用来控制工具面板、右手用来进行绘画艺术创作，从而在虚拟空间内按照自己的意愿绘制出任意事物。举例来说：艺术创作者可以画一栋个性化的别墅，还可以“走进”别墅里面进行二次创作，比如粉刷墙壁、置办桌椅板凳，接着走出别墅再增添花园和围墙，这个过程和现实世界中修建、装修别墅极度相似，这也是虚拟现实技术的价值体现。Tilt Brush 还为创作者提供了一些预先设置的特殊环境，比如璀璨星空、漆黑夜晚、茫茫雪地等，创作者自行决定使用与否。Tilt Brush 还能满足创作者 360°全方位观察的需求，通过其头盔的追踪功能来调整观察角度，继而进行修改或重建。当创作者完成作品时，Tilt Brush 的截图保存功能使得作品得到有效记录与保护。综上来说，Tilt Brush 以空间化的方式为数字媒体艺术创作提供了灵活的虚拟空间，使得创作者在这一空间中随意表达自我。

（二）Oculus Quill

Oculus Quill 是一款以虚拟现实技术为核心，使数字媒体艺术创作者在虚拟空间上进行创作绘画的应用工具，其使用原理和大体功能都与 Tilt Brush 相似。Oculus Quill 由两个主要部分组成，一个是 Oculus 的 Touch 手柄，另一个是运动相机，两者的结合使用可以为创作者提供无限可能。与Tilt Brush 功能相似，Oculus Quill 的调色板与绘画工具存在于虚拟空间之中，其操作简洁的特性使得大量栩栩如生的艺术作品得以面世，比如著名 VR 动画《安吉莉卡》。但是，尽管 Oculus Quill 目前只供内部使用，其个别功能的独创性以及创作上的优越性令其在数字媒体艺术创作领域占有一席之地。

（三）Oculus Medium

Oculus Medium 也是以虚拟现实技术为核心而创造的艺术工具，但其主要针对方向却是造型设计。Oculus Medium 与 Tilt Brush 的相同点在于：都是在虚拟空间中使用调色板与各种绘画工具，不同点在于：前者不仅能提供绘画素材，还可以为创作者提供类似黏土一般的素材以用于立体雕塑。综上所述，数字媒体艺术创作者使用 Oculus Medium 通常是为了创作立体形象的人物或实物雕塑，这也是它的特殊性体现。在影片《侏罗纪公园》中，我们看到了“真实”的恐龙，它们张着血盆大口，与人类斗智斗勇，给银幕前的每个人以巨大的视觉震撼，恍惚中把我们带到了恐龙在世的年代。在《哈利波特》系列电影中，每集都有充满魔法力量的魔怪和灵兽出现，这些虚拟的形象有力地推动了故事情节的发展，也为我们创造了视觉奇观。

（四）其他工具

从以上成果来看，虚拟现实技术为数字媒体艺术创作提供了广阔的立体化虚拟空间，使创作者的思想不受限制，且操作更为便捷。在上述所提到的常用工具之外，还有其他功能强大的应用，比如：XRTISAN 这款建筑设计程序，创作者通过手持型设备操作杆在虚拟空间中建设最真实的房屋，且不同于传统建筑作图的低效性，XRTISAN 以节省创作时间以及效果逼真而闻名，从而有效简化了设计过程，提高了创作者的工作效率，甚至创作者还能够在自己所建造的房屋内行走生活，极大地拉近了现实与虚拟世界的距离；另一款Holo Studio 软件，创作者只需利用手势即可在虚拟空间中选择合适的材质与颜色来进行三维建模，并且支持 3D 打印来生成作品。

四、结论

总而言之，在虚拟现实技术下，数字媒体艺术创作的形式、风格和类型等越来越多样化，普通人运用虚拟现实技术可以进行数字媒体艺术创作。虚拟现实技术下的数字媒体艺术创作对丰富和发展人的想象力与创造力提供了良好的平台。相信在不久的将来，随着虚拟现实技术不断成熟，虚拟现实技术与数字媒体艺术创作的融合度会进一步加深，继续推动数字媒体艺术创作深入发展。

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