面向广告空间策划的虚拟交互实验平台

丁建浩， 王毅刚， 过 山

（杭州电子科技大学人文艺术与数字媒体学院，杭州310018）

0 引 言

目前广告学专业的教学主要以理论授课，策划案设计与制作为主，其教学专业体系和教学实践等环节还存在很多问题［1-2］。互动情景布置费用高昂，且容易受到时间和空间的限制，所设计的策划案以文字、图像为主，停留在主观2D效果中［3］，策划案与实际广告展示设计之间存在较大差距。效果图的制作通常需要专业软件，对软件操作的专业性要求较高，中途对文案策划内容的修改，无法进行交互操作，且无法实时呈现效果。如何将虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术与传播策划广告学教学进行有机结合，是该类课程进行实验教学的重要研究课题［4-5］。

基于VR的广告空间设计依赖于VR的交互性、沉浸感和想象，在全面分析产品和受众的基础上，利用现代科技元素，随时随地利用VR设备进行广告体验，丰富广告的设计画面［6］。在VR环境中进行广告展示与虚拟体验［7］，能够高效、低成本、直观化的展现企业形象，加深学生对知识点的理解。

1 实验平台

1.1 设计思路

虚拟实验展示平台灵活的交互性，能提高学生主动地参与实验的积极性，增强学生的体验感［8］。学生可以在三维空间中随意行走，实现即时、动态地显示学生所在场景位置和方向。对空间中壁纸、地面进行更改材质，根据自己喜好添加并随意摆放展示模型（例如投影、联动屏幕，广告位），能够任意拖动、旋转、改变尺寸大小。

在本实验平台上能够完成相关课程既定的基础性和设计性实验。结合VR技术，通过视频动画给学生营造非常有趣的广告体验。广告所展现的内容与虚拟场景融为一体，学生在进行VR体验时，不自觉地浏览广告并留下较深的印象。

1.2 硬件交互体验平台

本平台的数字体验硬件由头部跟踪系统（红外摄像头和跟踪服务器），网络设备、背投影机、显示屏幕、三维鼠标和PC机等设备组成，设备的连接方式如图1所示。跟踪服务器通过数据线与红外摄像头相连，红外摄像头跟踪标识点，将标识点的位置信息传送给跟踪服务器，跟踪服务器将处理后的位置信息通过网络传送给控制台，控制台再将这些处理信息发送给渲染器，渲染器就能渲染正确的图像。控制台作为虚拟现实外围网络（Virtual Reality Peripheral Network，VRPN）的服务器，渲染器作为VRPN的客户端，两者之间通过网络进行数据传输，渲染器使用开放场景图（Open Scene Graph，OSG）渲染引擎来渲染场景。学生通过三维鼠标与渲染场景进行交互。

图1 数字体验硬件平台架构

1.3 虚拟交互软件平台

1.3.1 系统架构

目前，很多虚拟实验平台是基于国外的商业软件实现，如LabVIEW［9］、Virtools［10］等。本虚拟交互实验设计平台底层基于VR开放引擎OSG自主研发，已经应用在虚拟工厂规划［11］、家居设计［12］和军工［13］等领域。通过虚拟化技术远程访问服务器端的三维模型和材质库进行实验，学生选择模型直接用鼠标拖动到场景中，快速构建三维虚拟场景。三维模型数据采用二进制压缩技术，确保下载速度。三维模型通过三维建模软件构建，利用三维模型库管理导入平台。平台支持一列的交互操作，如模型的移动、缩放、旋转，材质的替换、灯光及相机等交互操作，整体架构如图2所示。

图2 交互平台系统架构

1.3.2 交互操作实现原理

本实验平台采用OSG对场景进行组织和管理，它用层次结构来表示场景，场景中的结点是构成场景图的基本单元［14］。

为被操作对象设置矩阵变换（MatrixTransform）父节点，通过改变这个父节点的变换矩阵值，实现三维模型的平移、旋转、缩放。所有节点访问器都访问当前节点路径，节点路径本质上是从根节点到当前节点的所有节点总和。得到节点路径实例后，使用OSG的computeWorldToLocal（osg：：NodePath）方法来获取表达节点世界坐标的矩阵。

OSG中场景视点的交互操作主要依赖于其核心管理器Viewer，其用来响应视点漫游时的场景变化。实现过程包括一系列的矩阵控制器（MatrixManipulator），其本质是通过场景中各节点的世界坐标矩阵来改变相机位置，如“Drive”“Trackball”“Fly”等交互操作都继承该类。在场景实时渲染时，其核心是“handle”方法，该方法检查并响应选中的GUI事件，在每一个“FRAME”事件中，设置相机位置矩阵值为transformAccumulator矩阵的值，最后更新回调函数以获得该节点之前所有节点的矩阵和。

2 实验案例

2.1 实验要求

通过前期广告展示文案设计及学生具体需求，要求学生事先对企业室内广告布展方案进行设计策。结合广告学、学生心理学和美学设计，完成每个版面的内容策划，在本实验平台上进行广告空间的快速三维构建，形成可预览、体验的虚拟三维广告空间。

2.2 交互操作主要步骤

步骤1绘制或设置墙体参数。可以直接通过参数设置生成标准的三维室内空间。或者以平面布局图为背景，在背景图上沿着墙体边界勾勒，生成三维空间，系统自动显示墙体长度和生成面积。墙体空间生成以后，得到对应尺寸的三维空间，按住鼠标左键进行三维空间的浏览操作。

步骤2根据策划的展示内容，在设计平台上完成广告道具、装饰物品的选择和摆放。如图3所示，打开模型库，用鼠标向三维空间拖拽装饰植物。

图3 用鼠标向三维空间中拖拽植物

步骤3替换贴图。材质编辑功能可以对系统生成或导入的室内空间和家具进行材质编辑，选中贴图库中的图片，将其拖拽到三维模型上即可，如图4所示。在贴图替换中，注意要设置贴图的重复度设置，不能过密或过疏。

图4 从贴图库拖拽图片替换模型贴图

步骤4二维视图下的位置摆放。在广告室内空间摆放物品时，可以切换到二维视图下快速移动物体。系统存储了对应三维模型在顶视图下的线框图，能快速提高交互操作的响应速度。

步骤5在平台上完成灯光的布置。通过灯光特效如光斑设置，在墙体上设置特殊的光效，如射灯效果，可以调整灯光的位置、颜色、方向等。如图5灯光明暗参数调整。

图5 灯光明暗参数调整面板

步骤6根据展示内容的需求，在虚拟展示平台上完成推广内容的设计。用鼠标左键选中场景中的任何物品，进行拖放，调整位置、角度、比例等操作，如图6所示，柱子的摆放，红色线框表示选中的物体。

图6 三维场景柱子的摆放

步骤7照相机设置。点击菜单栏上“相机”按钮就可以添加相机。在二维视图下用鼠标左键点击相机图标，然后通过鼠标左键拖动来设置相机位置。相机的朝向是通过菜单栏上“相机／逆向旋转90°”和“相机／正向旋转90°”按钮来控制。通过控制视点，可以从任意角度观看摆放效果。视图的切换操作也可以通过视图区左上角的“眼睛”按钮图标来切换，如图7右下角所示，漫游操作面板。

图7 虚拟场景漫游操作

3 实验考核

根据所设定的广告展示内容，完成一个具有“身临其境”的三维虚拟形象空间陈列设计，并根据体验评价的实验得分，生成一份广告展示策划、设计策划及效果评价报告。

传播策划或设计类课程的考核评分往往带有主观性［15］。具体评价内容表现在两方面：

（1）设计功能方面的评价。良好的形态与空间位置及良好的模型尺度、便捷的设施功能，能够节省空间：合理的工程设置与空间划分，合理的采光与照明，模型设施的合理搭配。

（2）视觉审美方面的评价。企业品牌理念的整体识别性、轻松美观的空间形态，协调的色彩与材质关系，统一的风格与格调，新颖的形式。

本实验课结合学科专业特点，针对具体的呈现内容设计了评分标准见表1。学生之间进行相互打分，最后取平均分。

表1 实验评分标准表

4 结 语

企业形象广告空间传播策划的虚拟仿真实验平台除了革新传播类实验教学手段之外，还可以作为各类文案主题策划和制作展示的依托平台。本文探索了在广告传播策划，场景设计展现手段的多样性，使学生形成互助合作的兴趣小组，提高学生专业综合能力和课题研究能力。平台充分体现了所思即所见的特色，具有很强的交互娱乐性，可以延伸拓展艺术设计专业的实验教学。

后续补充更多的三维模型资源库，集成更加先进的VR交互设备进行交互体验操作［16］，在仿真效果及交互操作上进一步优化。