探究基于虚拟现实的多媒体交互设计

刘桂华，张加明

（长春工业大学，吉林 长春 130000）

在新时代背景下，数字化早已是不可避免的发展趋势，人们传递信息的方式及其思维形态都已经发生了极大的变化。当前基于数字基础的作品越来越多，多媒体设计也是其中一种，尤其是多媒体设计蕴含了互动虚拟体验的功能，更是突显了新时代的鲜明特征。因此，交互设计在多媒体设计领域占据着不可忽视的地位，也决定着多媒体作品的质量与水平，进而决定了多媒体作品交互功能的强弱。这意味着在虚拟现实技术基础上的多媒体交互设计具有重要的探究价值。

一、虚拟现实的主要类型

虚拟现实实际上主要是一种计算机系统，可以让这一系统的使用者参与到合成环境的体验之中。虚拟现实一般可包括三种类型。首先是对象式的虚拟现实，一般是通过立体模型来构建虚拟场景，然后借助虚拟现实软件的编辑功能，对各种不同的对象赋予相应的特性，从而在特定的装置之下起到互不相同的互动效果[1]。其次是影像式的虚拟现实，主要建立在影像处理技术基础上，这个方面可包括两种模式。一种是360度的全景环视，主要是利用相机来对周围环境进行360度的连续拍摄，然后将照片进行数字化，再对照片进行影像处理。比如，可以对照片的歪斜或弯曲部分进行修正，又或者缝合影像，再对影像之间的亮度差异进行合理的调整，最终获得相应的全景影像。需要注意的是，数字相机不需要对拍摄的照片进行数字化。另一种则是360度的物体环视，一般是站在不同的角度定点观看四周景物。通常需要将目标物放在可以旋转的平台上，结合一定的角度对其进行旋转，然后拍摄照片，所形成的拍摄影像会成为完整的物体环视影像。最后是混合式的虚拟现实，通常是对象式与影像式两种虚拟现实技术的结合。也就是要对360度拍摄的数字化照片进行影像处理，形成相应的全景照片，再把本来不属于原来场景的对象添加进去，然后设定添加对象的相关属性和行为命令。这种类型的虚拟现实具有较快的影像处理速度，可缩减图形计算时间，同时能够增强虚拟现实的互动功能。在这样的技术支持下，人机交互的发展越发迅猛，将虚拟现实技术基础上的多媒体交互设计推向了发展潮流的前端。

二、基于虚拟现实的多媒体交互的特点分析

虚拟现实较之于其他计算机系统，其最大的区别就是这一系统能够让使用这一系统的人如同亲身处于真实的环境之中，然后发挥其自身的想象力来解决其中比较特殊的问题。从这一点来看，可见虚拟现实系统突显出以人为主的观念。具体而言，虚拟现实就是多媒体设计中的一种创造性设计。早在20世纪80年代，知觉模拟系统就已经问世，发展至今，一直在朝着人机交互界面的完善这个方向前进。而要真正实现这一点，还需充分考虑基于虚拟现实的多媒体交互的特点。实际上，虚拟现实技术支持下的多媒体交互除了具有最为明显的交互性外，还具有沉浸性与构想性这两个特点[2]。第一，在交互性这一方面，即虚拟现实计算机系统的用户可以接收由三维交互设备处理和输出的反馈信息，达到人机交互的目的。第二，在沉浸性这一方面，主要是指虚拟现实计算机系统的用户可以在虚拟环境中产生视、听、触等方面感官上的认知。第三，在构想性这一方面，则主要是通过虚拟现实技术来让用户自主发挥想象力，去探索一个未知的世界。这些特点让虚拟现实技术为多媒体交互设计提供了极大的支持。

三、基于虚拟现实的多媒体交互的重要性

虚拟现实技术不断发展，已经成为多媒体交互设计领域的一个焦点，能够实时地对摄影机摄像位置、摄像角度等进行计算，然后增加相应的图像，再通过模拟仿真的操作来实现叠加功能，让虚拟的信息可以在现实的世界中得到良好的应用。虚拟现实技术支持下的多媒体交互设计成功地将虚拟世界呈现在屏幕上，然后以人为主体，使其发挥主观性作用，实现高效的人机交互。若是虚拟画面与真实画面共存，就代表着虚拟现实系统的相关用户正在超越现实，获得真实的感官体验。一般而言，人们接收信息与处理信息的感官主要包括视、听、触、嗅、味等方面，他们可以通过多种感官的协同作用，接收多种形式的信息。因此，人对信息的接收与处理能力非常好。而多媒体技术的迅猛发展，让计算机技术及相关设备对人们的感官协同作用进行了充分的融合与利用，即便尚未达到人们自然使用自身感官的程度，也正在朝着智能化方向进行创新发展。尤其是在虚拟现实技术支持下，多媒体可以利用声音、图像、数据等内容实现人类和计算机之间的有效互动[3]。因此，在虚拟现实条件下的多媒体交互设计具有较大的开发空间，同时也有极大的应用价值。

四、基于虚拟现实的多媒体交互设计分析

随着虚拟现实技术的不断发展，其应用范围日渐广泛，如电子休闲娱乐、博物馆陈列与展览、教育教学平台系统等。笔者主要根据以下几个方面来探讨基于虚拟现实的多媒体交互设计。

（一）休闲娱乐领域的虚拟现实多媒体交互设计

在休闲娱乐领域，采用虚拟现实技术来实现多媒体交互设计，最为受关注的就是要采用影像式虚拟现实技术来实现多媒体交互功能，尤其是在旅游行业，大多数都是采用360度全景影像来支持室内定点导览与户外定点观看等功能。其中，COOL 360这个制作软件能够应用在影像式虚拟现实多媒体交互设计中，让数字化照片可以形成完整的广角影像，又或者形成360度的全景影像。在实际运用中，首先需要拍摄照片，并将照片数字化。通常可以采用相机与三脚架，环绕四周进行360度的拍摄，获取连续的环场拍摄照片。可使用扫描仪或者数字相机来对其数字化，形成数字化的连续影像。在这时，可以采用COOL 360软件针对数字化影像进行自动处理，比如对齐、混合、变形调整，等等。其次，要对影像进行剪辑和完美调整，将影像缝合形成360度的全景影像。COOL 360软件在实际运用中，具有操作比较简单的特点，能够直接观看影像，有针对性地将每张照片的位置进行对齐性的调整，也可以对照片的颜色、亮度以及对比度等进行调整。最后就是要输出影像。COOL 360软件具有支持多种格式影像文件输出选择，其中虚拟现实的影像是UVR文件，能够直接发布到网页上。若是用户要将其下载下来，则可安装插件，让用户可以在浏览器直接观看相应的全景虚拟现实影像。这一影像全面展现了室内和室外的景观，在旅游业的旅游景点呈现、房间及餐厅环境预览等方面发挥着很重要的作用，可以让人们在体验虚拟旅游时，获得真实的感知。尤其是对于一些受到时间与成本等因素限制的旅游景点，人们可以充分利用虚拟旅游这一方式来获得相应的旅游体验，满足其需求[4]。

（二）数字展厅领域的虚拟现实多媒体交互设计

当前的数字展厅，已经开始广泛应用虚拟现实多媒体交互方式来实现人机交互，即大屏幕多媒体友好交互。这一多媒体交互方式主要是通过光谱衔接的方式把计算机生成的虚拟环境和现实世界相连，通常可以通过声音、图像、触觉等各种添加元素让人们产生真实的体验感。总体而言，大屏幕多媒体交互式的展示系统建立在Web系统上，在实际的交互设计过程中，要在显示屏幕的前方一侧进行CCD摄像头的安装，要保证左右两侧各有一个摄像头。人们在触屏操作的过程中，能够由CCD摄像头来捕捉其实际操作，然后在跟踪系统的功能支持下对人们的大屏幕多媒体交互操作进行实时跟踪。通常而言，跟踪程序系统蕴藏在计算机软件之中，还可对跟踪过程的转换信号模式进行技术处理。大屏幕多媒体的触摸平台实际上就是一个虚拟平台，是一种二维坐标点的设计。若是触摸转换信号中的触摸点与二维坐标点相互对应，则人们可以通过点击操作来执行相应的功能。

此外，大屏幕多媒体交互设计可以拓宽人们的观察视野。在对信息化图像进行了有效的处理之后，通常呈现在人们视野中的内容不是单纯的虚拟世界，而是虚拟与现实相融合的世界，可以让人们在进入这个世界时，其视野中的图像和现实同步。在这个过程中，虚拟现实世界的各种信息都会遵循相应的指令而随时进行更新，可以实现大屏幕友好型的多媒体交互效果。这一大屏幕多媒体交互方式能够跨越各种不同设备，不再限于通过电脑设备的投影仪来获得信息，其应用范围已经扩展到移动手机设备中。也就是人们利用手机操作，也可以实现多媒体交互功能，突破了时空限制，在不同的地点，可以自主获取相应的媒体信息。而且操作界面的空间比以往更大，人们在大屏幕友好互动过程中，可以随时记录其灵感，达到更好的互动效果。因此，大屏幕多媒体交互设计突显出智能化的特点，涵括了动画功能、语音功能等。在这个基础上，结合文字信息，人们可以通过鼠标来点击链接区域，就能够根据弹出的对话框来自主选择功能项，然后进入到交互的环节之中，参与到良好的多媒体交互体验之中。

（三）教育教学领域的虚拟现实多媒体交互设计

在远程教育思想指导下，利用虚拟现实技术进行多媒体交互设计，可以构建起科学的教育教学平台或者系统，为网络教学提供极大的支持[5]。以通用教学系统为例，其架构站点是B/S架构，可通过.NET技术来存储或查询数据库中的多媒体数据，能够完成这一系统的科学规划与开发。通过通用教学系统，教师能上传教案到服务器，也可支持教师相互交流彼此的教案。而学生则可采用网络查询的方式查看教师的教案与多媒体教程，实现教学的多媒体交互，有利于提升学生的学习积极主动性。

在通用教学系统的虚拟现实多媒体交互设计过程中，需重视备课系统这个模块的设计与应用。这一备课系统要通过备课工具来实现，经过授权的用户可以下载备课工具相关插件，在本地机上予以运行。用户可通过备课工具来将文字与图片等素材插入到教案中，并通过缩略图为系统中的课件、教案与案例等资源制作链接，有利于教师使用多样化的素材来制作生动灵活的多媒体教案。而数据库开发是通用教学系统虚拟现实多媒体交互设计的另一个重要内容，需要采用Managed Provider方法，让DataSet与数据库之间建立起相应的内在联系，可通过ADO.NET技术来访问数据库。这就需要建立相应的数据库链路，然后请求记录集合，将其暂存到DataSet中。若是需要容纳两个及两个以上的数据集合，则要再次请求记录集合。在完成这些步骤之后，需将数据库链路关闭，再在DataSet上继续进行数据库的操作，以达到访问目的。由此可见，这一通用教学系统在现代网络教学理念的指导下，使用了.NET与oracle等技术，并且以计算机网络为重要的载体，可以朝着现代教育技术的发展方向前进，推动虚拟现实多媒体交互的创新发展。

总而言之，虚拟现实多媒体交互设计是一个先进、新型的领域，主要依靠虚拟现实技术来实现人机交互，注重发挥人的主体观念，在未来的发展中，能够在更多需求的刺激下产生更多的创意。因此，我们需要重视虚拟现实多媒体交互系统的转变与发展，要注重将其与现代各种科学技术进行结合，形成多重感应的全面人机交互画面，朝着更广阔的发展空间迈步前进。