畢海波

一、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的發(fā)展

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近幾年的一個(gè)熱門的話題。根據(jù)體驗(yàn)者參與形式的不同，大致可分為四種模式：桌面式、增強(qiáng)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(lái)顯示影像，作為虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的外部接口；增強(qiáng)式虛擬技術(shù)則是把真實(shí)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(tái)場(chǎng)景中。分布式虛擬技術(shù)是通過(guò)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(yíng)造充滿沉浸感的空間。本文主要介紹沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)設(shè)備。大部分已經(jīng)投放到市場(chǎng)中。虛擬現(xiàn)實(shí)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(huì)置身一個(gè)虛擬的空間之中。空間會(huì)通過(guò)人們的雙眼視差營(yíng)造立體感，讓人感覺置身真實(shí)空間中，同時(shí)通過(guò)追蹤設(shè)備的配合，產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的沉浸感體驗(yàn)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的原理和優(yōu)勢(shì)

1.虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的原理

事實(shí)上，在虛擬空間中，人們對(duì)長(zhǎng)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(jì)師往往采用建立模型的方法來(lái)表現(xiàn)虛擬世界，主要包括單模型和地形表面模型。同時(shí)采用專門的軟件來(lái)輔助設(shè)計(jì)效果的實(shí)現(xiàn)。實(shí)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(zhǎng)、寬、高比例，使人們產(chǎn)生錯(cuò)覺來(lái)實(shí)現(xiàn)的。視錯(cuò)覺實(shí)驗(yàn)對(duì)比見表1。

表1 視錯(cuò)覺圖

就像表中所示一樣，我們經(jīng)常把幻覺當(dāng)做真實(shí)。比如表1 中，線段A 看似比B 長(zhǎng)，但實(shí)際上它們的長(zhǎng)度是相同的。假如場(chǎng)景中存在兩條一樣的線，根據(jù)線條的位置不同，人們會(huì)自動(dòng)的調(diào)整視覺的前后關(guān)系，產(chǎn)生透視感。因此，場(chǎng)景設(shè)計(jì)者常常利用長(zhǎng)寬或形狀的錯(cuò)覺來(lái)設(shè)計(jì)場(chǎng)景，從一個(gè)移動(dòng)的光點(diǎn)變成一個(gè)符號(hào)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(shí)設(shè)計(jì)相比平面設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

我們可以做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，同樣的進(jìn)行photoshop 的創(chuàng)造性活動(dòng)，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(guò)程中，記錄繪圖的時(shí)間、繪圖完成后兩種方式的誤差，和設(shè)計(jì)成品的體驗(yàn)感和沉浸感來(lái)做對(duì)比。

首先讓測(cè)試者在電腦上進(jìn)行繪圖，然后在虛擬現(xiàn)實(shí)中繪圖，通過(guò)對(duì)測(cè)試者感受的反饋，我們可以看到，平面設(shè)計(jì)操作的響應(yīng)時(shí)間和虛擬設(shè)計(jì)相差不大，繪制精度虛擬繪畫略高，而設(shè)計(jì)時(shí)的沉浸感體驗(yàn)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)平面設(shè)計(jì)的方式。

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)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(gè)形狀，這可以大大激發(fā)設(shè)計(jì)師的想象力和創(chuàng)造力。虛擬現(xiàn)實(shí)繪畫技術(shù)在其他領(lǐng)域如動(dòng)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(lái)，有可能改變動(dòng)畫和電影的呈現(xiàn)方式。

表2 平面設(shè)計(jì)與虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)體驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

三、展望虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1.虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題

沉浸式設(shè)計(jì)雖然擁有超出傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)的體驗(yàn)，但還有難以解決的問(wèn)題就是眩暈。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)歸根結(jié)底是通過(guò)眼鏡上的屏幕來(lái)實(shí)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(lái)校準(zhǔn)，達(dá)到更好的體驗(yàn)效果。因此，一些使用者會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生眩暈的情況。雖然經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)，眩暈會(huì)有所緩解，但還是無(wú)法完全避免這種情況的產(chǎn)生。

分辨率是沉浸式設(shè)計(jì)體驗(yàn)效果的重要標(biāo)準(zhǔn)。分辨率越高，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)就越真實(shí)，人們的體驗(yàn)感就越強(qiáng)。然而分辨率越高，對(duì)硬件的要求就越高。這個(gè)硬件包括計(jì)算機(jī)運(yùn)算性能和虛擬眼鏡的分辨率兩個(gè)部分?，F(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(shí)現(xiàn)這樣的效果，增加的成本也是消費(fèi)者無(wú)法接受的?，F(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(diǎn)，以求得在相對(duì)好的沉浸體驗(yàn)下，不降低清晰度。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中沉浸式設(shè)計(jì)未來(lái)的應(yīng)用方向

沉浸式設(shè)計(jì)體驗(yàn)有什么意義？它如何影響我們的生活？其實(shí)它已經(jīng)開始影響我們的生活，并且在將來(lái)會(huì)給我們的生活帶來(lái)更多的影響。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備目前更多的出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室、公司、企業(yè)和研究人員手中，但其實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的成熟，虛擬設(shè)計(jì)逐漸被越來(lái)越多的人所接受。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品、醫(yī)療保健、旅游和娛樂活動(dòng)等領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的身影已經(jīng)出現(xiàn)。例如，在現(xiàn)實(shí)生活中要對(duì)產(chǎn)品做出改變，需要花費(fèi)企業(yè)大量的精力、時(shí)間和金錢。但是如果已經(jīng)有建立好的數(shù)字模型，對(duì)虛擬模型進(jìn)行改變，則會(huì)節(jié)省大量的金錢和時(shí)間。福特汽車公司就建立了虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)虛擬測(cè)試汽車的救生系統(tǒng)，完成一系列在現(xiàn)實(shí)中不可能的實(shí)驗(yàn)。 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(xiǎn)很大。在虛擬空間中進(jìn)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(jià)比高的方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也常常應(yīng)用在教育中，配合移動(dòng)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。