虚拟化自然博物馆的交互方式发展趋势研究

摘要：上世纪90年代，博物馆的信息化建设逐渐进入了中国，展馆的展陈设计也开始呈现出虚拟化趋势。虚拟现实技术作为一项新兴的信息技术，为自然博物馆的展陈设计提供了新的机会和可能性。文章以虚拟博物馆的交互性展示为研究内容，从自然博物馆的发展现状开始分析论述，提出当前自然博物馆展示中缺乏交互性展示的问题，分析虚拟现实技术在博物馆展示设计中的应用所带来的优势，并提出了该技术在交互方式上存在的不足以及新的设想，提出建立“共生”的交互系统，展望未来交互方式上新的可能性和发展的趋势。

关键词：自然博物馆;交互设计;虚拟化;共生系统

中图分类号：TU242.5文献标识码：A文章编号：1672-9129（2018）06-0251-02

Research on the Development Trend of Interaction Mode of Virtualized Natural History Museum

YU Xinyu*

（Wuhan University of Technology， Hubei Wuhan， 430072， China）

Abstract：In the 90s of last century， the information construction of museums has gradually entered China， the design of exhibition also began to show a trend of virtualization. Virtual reality technology is a new information technology， which provides new opportunities and possibilities for the natural history museum exhibition design. This paper takes the interactive display of virtual museum as the research content， analyzes and discusses the development status of natural museum， puts forward the problem of lacking of interactive display in the exhibition of natural museum， and analyzes the advantages brought by the application of virtual reality technology in museum display design，and also puts forward the shortcomings and new ideas of this technology in the interaction mode， puts forward the establishment of "symbiotic" interaction system， and looks forward to the new possibilities and development trend of the interaction mode in the future.

Keywords：Museum of natural history; interaction design; virtual reality; symbiotic system

引用：詹昕昱. 虛拟化自然博物馆的交互方式发展趋势研究[J]. 数码设计， 2018， 7（6）： 251-252.

Cite：YU Xinyu. Research on the Development Trend of Interaction Mode of Virtualized Natural History Museum[J]. Peak Data Science， 2018， 7（6）： 251-252.

1  自然博物馆的虚拟化展示发展趋势

1.1  自然博物馆的发展现状

自然博物馆是收藏、研究、展示和反映自然发展历史的自然环境或自然遗产的博物馆，是国家让民众了解其文明传承和发展溯流的重要窗口，也是一个城市的文化、环境、社会生活的形象和标志，是普及科学文化知识，提高民众科学文化素养的教育基地。它具有与其他类型的博物馆不同的，特有的教育传播内容。如自然历史方面：天体、地球、生物、人类的进化、发展历史及其规律;自然资源方面：包括天象、地球 （天气、地质地理和矿藏等）、生物等方面的资源及其利用;自然环境方面：由自然力所造成的环境，其中如生物多样性，主要涉及环境变迁及其原因;人与自然的关系：保护自然与破坏自然（造成温室效应、臭氧空洞、酸雨、生物多样性破坏）等等。因此自然博物馆其独特性在于其具有重要的教育意义。

目前，我国自然博物馆的发展相对滞后，大部分的陈列方式按照固有的模式和行为习惯进行管理而缺乏活力和创新性，展示方式一般以标本展示、照片陈列介绍展示等传统的方式为主，缺乏传递信息的直观感和情景性，无法向观者形象化地展示有效信息。如果自然博物馆的展示方式得不到创新发展，则将很难吸引到观者参展，也就很难发挥其科普作用和教育意义。

1.2  自然博物馆的发展趋势

随着科技的进步和VR技术的发展，使得展馆的展示设计呈现出了信息化、虚拟化的趋势。目前国外的一些展馆能够通过虚拟现实技术将观众带入展示环境之中，如1995年在蒙特利尔现代艺术博物馆展出的《渗透》展品，观众只需带上数据头盔，装上胸前测量仪器，即可在失重感的体验下走入虚拟环境，感受到计算机模拟出的环境信息，从宏观的花园环境走向一片树叶的微观环境之中。虚拟现实的技术手段可以将环境与人的互动性建立起来，创造出独特的沉浸式参展体验感。自然博物馆的展示方式若与高新技术设备相结合，并将交互设计应用到虚拟现实技术中，注重与观众的互动性，则能获得更好的展览效果，吸引更多的观众，达到良好的信息传播的目的。

目前国内已有部分博物馆在尝试将虚拟现实技术融入展品的展示中，但存在诸多问题，交互手段也并不能很好的使得观众获得完美的参展体验。如何实现交互系统的自然性以及直觉性，是我们需要探讨的内容。建立“共生”的交互系统是未来虚拟展馆的交互设计应该努力的方向。將实景展示的一部分的场景还原与虚拟展示相结合的方式作为自然博物馆设计的方向，既可以实现自然博物馆的创新性展示，又能让更多人愿意走进自然博物馆进行体验，进一步引导人们了解自然的发展规律，以及目前自然所面临的危机等各种问题，从而充分发挥自然博物馆的科普教育作用。

2  虚拟现实技术的交互方式及实现手段

交互设计的发展经历了巨大的进步和革新。从最初的纸带打孔，发展到鼠标和键盘的出现，再到如今的语音识别、触控操作，以及冉冉升起的3d手势、眼球动作识别技术，未来人们的畅想甚至是如脑电波控制、意念识别等等。上述交互方式的发展离不开技术革新，同时，技术革新也会带来新的交互方式变化及进步，但最关键的是设计最自然的交互方式以提高观众的沉浸感，让观众能够真正地身临其境。虚拟现实交互方式如定时锚点，是最基础的交互形式，用户只需通过头部移动来进行信息交互，但效率较低;锚点+触摸板，提高了交互效率，但是需要用户进行盲操，使得整个交互行为变得非常不自然;蓝牙手柄、Daydream式手柄，需要通过载体进行操作，并非最有效的自然交互方式;空间定位、位置追踪、语音控制、3d手势、动作捕捉等方式则是相对较自然的同虚拟环境互动的方式，但同样也存在诸多问题，如：识别成功率低、交互手势模式化、局限性较大。

展示设计中的交互设计，本质是提高信息的传播效率，使得观者获得更好的体验感，高效、舒适地接收信息。参展者不再是仅仅通过传统的浏览、观看的方式来获取信息，被动地接受来自展馆的固定展品信息，而是采取更加主动的、可掌控以及自由选择的方式来接收感兴趣的信息。运用多种交互手段的展示行为可以更加吸引观众，而观众在轻松自由可控的状态下，接受的信息的过程也更有趣和有效。

2.1  人机交互方式

交互设计在展示空间中的运用，狭义上来讲是将交互设备运用到参展的环节之中，参观者通过操作交互设备如：触摸屏、VR虚拟现实技术、互动游戏等等，设备作为信息传播的媒介，只是一种传递的途径，关键在于信息本身的质量以及其是否符合观众的需求。

人机交互目前最常见的是触控交互。触控技术目前已经相当成熟，触摸屏在展馆设计中得到了大量的应用，参观者可根据自己感兴趣的方向来进行自由选择想要详细了解的展示项目，这给了参观者很大的自由选择的空间，但这种方式存在的缺陷也是显而易见的：参展者人数众多的时候，触摸屏设备无法真正有效满足大量观众的需求，很多游客会被触摸屏所吸引，希望能亲自操作触摸屏一探究竟，这种从众心理就会造成展区拥堵，秩序混乱，从而影响整个展示空间的参展效率，出现部分展位人潮拥挤，部分展位无人问津的客流量不均匀现象，部分参观者也无法真正获取有效信息。

2.2  人与空间的交互方式

展示空间之中，人作为此空间的参观者，会自动观察此空间并对空间中的各种信息进行梳理和反馈。传统的展示空间是通过展示实体来传递信息，观众也只能被展馆的路线引导进行参观，这种参观方式很容易引起参展者心理上的惰性以及疲倦感，走马观花式的参展形式也不会给参展者留下深刻的印象。但如果将人与空间的交互应用到展示设计之中，更能激发观众的兴趣，与展示空间的交流互动也能为参展者留下深刻的印象从而达到高效率的信息传递目的。

（1）虚拟现实技术。虚拟现实通过建立一个包含实时信息、三维静态图像或者运动物体的完全仿真的虚拟空间，实现空间的一切元素按照一定的规则与使用者进行交互、这个空间可以独立存在，它通过人的视觉、听觉、触觉、甚至是嗅觉作用于用户，使用户产生身临其境的沉浸感。三维环境下的实时性、交互性、沉浸性是它的特点。其中交互性是指参与者对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。在PC和移动互联网时代，人们通过实际载体如触控屏、鼠标、键盘等与机器进行交互，但通过虚拟现实技术，人们可以通过动作、手势、表情、语言、甚至脑电波识别等进行多维的信息交互，其关键在于交互方式更加自然化，接近于人们与真实世界进行的交互。参与者在与虚拟世界进行交互时，会得到一定的规律性反馈。目前虚拟现实技术的交互方式以及得到的反馈依然处于较为刻意的阶段，没有真正实现自然的交互。

（2）多媒体数字设备的应用。在展示空间中运用多媒体数字设备来承载虚拟化的创造与设计空间，是完成信息多样化交互的先决条件，也是展示设计中交互技术与虚拟现实技术的应用基础。如2015年米兰世博会的日本馆的设计，其中投影空间、信息瀑布、圆形演艺中心等展厅采用了先进的数字多媒体设备进行展示。如：投影空间运用了投影技术，将日本四季变迁与农作物耕种的场景投影于地面上，让观众仿佛置身于真实场景之中，美轮美奂，蔚为壮观;圆形演绎中心则是在表演者演出过程中。观众可以通过筷子与触摸屏进行交互，增强了趣味性，同时信息的传递也更加有趣味;信息瀑布厅则是通过虚拟投影瀑布流来展示块状信息，参展者可以在瀑布流中筛选感兴趣的信息，同时可以允许多个观众一起操作，获取信息效率也大大提高。

因此，人与虚拟空间的交互，要注意交互过程中的易操作性、获取信息的高效率，同时要满足观众对会展信息趣味化、人性化的心理与行为需求，不断对设计进行革新和创新。当前以数字交互技术为媒介的设计手段，要能够清晰准确地传递会展信息，注重技术设备与用户体验的关系，真正以人为主体，注重人的操作方式与信息接收度。

3  交互方式走向人与展示空间的“共生”关系

在不远的将来，随着科学技术的进一步发展，人与自然博物馆的展示空间可以紧密的结合起来，同环境形成优美自如而又和谐的互动关系，这种关系在20世纪50年代，被心理学家J.C.R.Licklider称为“共生”关系，他用此关系来试图确定人和机器之间的最完美的互动关系，这个名词在表述人与展示空间之间的良好互动关系上也同样适用。这种互动可以毫不费力地在潜意识下发生，而人与环境的交流也非常自然，毫不費力，其结果是人能很好的融入虚拟的博物馆展示环境之中，可能是一个手势，大脑传输的一个意念，眼部的一次注视就能从环境中获得最有效的反馈和信息。自然的互动关系是积极的、正面的，人能读懂环境，环境同样可以读懂人的需求，并相互之间得到反馈。

想像一下，你走入未来的自然博物馆，主题是关于自然天气的科普性展馆。你想要感受北极圈的狂风暴雪，于是你发出一个指令，这个指令可以是口头说出的，也可以仅仅是脑海中的一个选择，指令发出后，展馆给了你反馈，你的周围狂风刮起，雪花飞起，低头看地面是被大雪覆盖的冰川，远处缓缓走过来一两只北极熊，有一只正在试图捕捉冰川下面的鱼，不远处是一座爱斯基摩人建造的冰屋，甚至可以走进里面体验一下住在冰屋里隔绝风雪的感觉……这是未来畅想的虚拟化自然博物馆的场景，这种近乎真实性的场景体验将会为参展者带来一场在现实世界上可能永远都无法感受到的情景体验。接近于真实的虚拟展览方式是技术发展带给我们的最佳体验效果，同时其达到了参展者与展览环境的“共生”关系。

4  结束语

未来的自然博物馆展示设计应该将虚拟化的交互性展示设计与传统的展示方式相结合，利用高科技手段，收集并整合有效的信息内容，并将信息库以自然交互的方式传递给受众，使参展者真正融入其想要体验的自然环境之中，使得人与博物馆环境的互动达到高效、准确、自由的“共生”关系，这样不仅可以促进自然博物馆的发展，吸引观众，并且对于国家和政府来说，可以达到更好的科普教育的效果。

参考文献：

[1]      胡卫夕 胡腾飞. VR革命：虚拟现实奖如何改变我们的生活[TP]. 北京：机械工业出版社，2016.11.

[2]      黄鑫 李女仙.当代博物馆展示中的交互设计方式[J].装饰，2011（04）.

[3]      谢郑凯 彭明武 等编著. 设计未来：VR虚拟现实设计指南[TP].北京：电子工业出版社，2017.07.

[4]      陆韦名. 数字时代的虚与实. [TP].北京：中国财富出版社， 2016.09.

[5]      蒋松儒 郭晶.会展设计中的交互技术应用分析[J].包装工程，2016（11）.

[6]      赵颖 王峰.自然导向的虚拟现实交互设计初探[J].艺术科技，2017（01）.

[7]      文钧雷 陈韵林 安乐 宋海涛.虚拟现实+平行世界的商业与未来[TP].北京：中信出版社，2016（09）.

[8]      楼锡诂.中国的自然博物馆[J].科普研究，2009（04）.

[9]      白欧.交互性设计在展示陈列中的应用研究[D].鲁迅美术学院，2014（06）.

[10]    【美】Donald A.Norman.未来产品的设计. 刘松涛译.北京：电子工业出版社，2009（06）.