虚拟交互创新

虚拟交互创新（精选四篇）

虚拟交互创新 篇1

学习中的教学交互是分层面的，从操作交互、信息交互，到概念交互，逐渐从具体到抽象、从低级到高级。高级的教学交互是以低级的教学交互为条件和基础。

操作交互是信息交互的基础，信息交互是概念交互的基础，概念交互是最高水平的交互。信息交互包括学生与教师的交互，以及学生与学生的交互，以及学生与学习资源的交互三种形式。媒体是所有教学交互的平台和载体，媒体的交互特性是所有教学交互的基础。

用教学交互层次塔的方式，阐述远程学习中三层面教学交互的关系、抽象性，以及三层面教学交互发生的环境。

层次塔以媒体为平台。层次塔底层是操作交互；中间层是信息交互，信息交互有三种形式：学生与学习资源的交互、学生与教师的交互、以及学生与学生的交互；最上层是概念交互。

尽管某一时刻，三种层面的教学交互可能同时发生，但各层面的教学交互对学习意义不同。级别越高、越抽象的教学交互，对实现学习目标越关键。

2 分布式虚拟教学交互系统的实现

硬件方面，由于分布式VE要求极大的带宽，支持多用户、录象、录音，三维图形交换和实时模型。此外要求开发新技术，处理在网络上数据的混合。我们的系统采用单服务器技术，一台服务器分别与各台客户机建立通讯路径。这需要中央服务器具有较高的速度和可靠性。

软件方面，采用通讯软件把虚拟教学交互中的信息变化传给网上其它用户，并允许新用户进入该系统。在网络化的环境下，需要把图形和接口软件扩充到涉及数据库一致性的复杂系统。工作站间的标准信息协议需要世界变化的通讯。对小的系统，重要的是确保网上所有用户有同样的世界模型和描述。采用SIMNET系统，使用以太网和T1链，使虚拟环境中每个节点有完全的世界模型。

整个系统的设计方案框图如图3。

3 虚拟交互有效提高教学交互程度

实现教学交互中操作交互的最高境界是学生感觉不到媒体的存在。

在虚拟教学交互中由于有力反馈触觉系统，参与者在虚拟环境中产生沉浸感的重要因素之一是用户在用手或身体操纵虚拟物体时，能感受到虚拟物体与虚拟物体之间的作用力与反作用力，从而产生出触觉和力觉的感知。

人体的姿势、头、眼、手位置的跟踪测量系统，运动跟踪作为人与虚拟环境之间信息交互的一个重要因素，是近年来VR技术发展的一个重要领域。人体行为交互是人际之间除语音外的一种重要交互方法，行为表现模型的建立是一个技术关键。信息社会的显著特点与基础是数字化技术，人类自身的数字化便显得颇为重要，需进行深入的研究，这便是虚拟人合成的研究目的及其意义所在，最终使得计算机与人之间可实现自然化的交互。

在虚拟教学交互中可以创建虚拟学生，虚拟学生可以和学生替身一起学习，共同探讨学习中遇到的问题，寻找解决的办法。教师与学生的交流，教师通过网络资源回答学生的有关问题，对教学课件，教学方案，教学计划进行补充修改，进行因材施教并与其它教师交流合作。

虚拟教学交互中的操作交互，信息交互（学生与教师的交互，学生与学生的交互）都达到最佳状态。因此，更有利于促进基于操作交互，信息交互之上的概念交互的形成。而概念交互正是我们实施虚拟教学交互的终极目的所在。也即促进学习的产生。

3.1 当前教学交互中存在的问题及解决方案

3.1.1 问题

第一，内容交互不足。首先，网络课程制作简单。(1)音，视频学习材料界面设置不科学﹑形式不灵活，不够多样化。(2)视频材料录制刻板，简单。(3)教学材料更新速度慢。

第二，人际交互不够。(1)学生在教学交互中扮演辅助角色。(2)论坛内容不集中。(3)交互的层次大多是操作交互，信息交互和概念交互几乎没有。(4)网络教师的教、辅分没有充分结合。(5)不注重学习环境的建设﹑缺乏协作式学习环境。

3.1.2 解决方案

第一，增加网络课程的交互性设计。

网络课程作为网络教学的基本单元，是教育资源的核心部分，是网络教学开展的基础。设计和开发交互式的网络课程势在必行。

第二，建立具备支持交互的网络辅导答疑系统。

创建一个针对性强，有特色的专业答疑系统，以满足学生充分发挥主体性需要。

(1)创建答疑的问题系统；(2)提供多种形式答疑方式；(3)利用搜索引擎对问题进行搜索来实现自动答疑。

第三，加强实时交互。

在当前一些院校虚拟教学的主要交互中，我们发现其中存在的一个主要缺陷，就是交互的实时性远远不够。开发分布式虚拟教学交互系统可以弥补这些。

3.2 虚拟教学交互较传统教学的优势资源

传统教学方法的最大特点是封闭式。

以前的教学，我们称为“灌输式”教学，就是学生被动地接受教师讲授的已经是经典的知识系统，根本不能发挥学生的主体性。在这样的教学方法下，学生煅炼的只是较强的对知识的记忆力，不能激发学生的开造性思维,不能调动学生的学习积极性。

针对安康职业技术学院（南校区）现行的传统教学，对在校的2005级临床医学，护理，专业学生做问卷调查，其结果显示95%的课堂时间被教师占用。在教学过程中很少，甚至没有学生的信息反馈。

进行虚拟现实教学能有效的发挥学生的各种感观作用，使学生接受的信息全面，完整，丰富。对知识学习的深度，广度和精度都得到全面提高。虚拟交互教学在教育实践中是一个空前的创新。

(1)虚拟交互教学的现实是对传统教育教学模式的现实性的重大挑战和突破。

虚拟交互教学带领我们进入一个全新的教学模式和教学手段的阶段。它解决了传统教学和现行教学模式存在的种种弊端和问题。开拓教学手段的发展空间，确立了非现实性的科学性，灵活性，创新性。为教学的创新提供了新的机遇。

(2)虚拟交互教学开创了全新的教学形式和学习方式，灵活的教学手段和方法，提升了实践形式的丰富性。

(3)虚拟交互教学拓展了学生的眼界，增加了认识和学习事物的维度，全面提升学习主体的感观，体验和精神世界。

(4)虚拟交互教学提高了教育科技化程度，对于教学改革的发展和教学质量的提高起到了至关重要的作用。

(5)虚拟交互教学可以根究学习者兴趣爱好建立各种协作是学习团体。这样的学习环境有利于创建学习型社会的主题，也有利于学生开放性人格的塑造。

摘要：当前教学交互存在的问题:第一,内容交互不足。其次,网络课程交互性不足;第二,人际交互不够。学生参与交互活动的频率少。论坛话题漂移。交互的内容主要是学科知识﹑情感交流很少。网络教师的教﹑辅分离。忽视学习社区的建设﹑营造协作学习环境不够。我们可以建立虚拟教学交互系统。我们的教学交互摒弃空洞无物的交互技术,将交互建立在充实的内容基础上;其次,要使交互具有良好的问题反应能力,力求使学习者的所有问题都能得到及时的反馈和评价。加强实时交互,充分提高教学交互程度。

关键词：虚拟教学,交互性,虚拟交互

参考文献

[1]陈丽,陈青(.1999)利用电子媒介“双向交互”的基本原理和实践中的问题[C].亚洲开放大学协会年会论文集,229-239.

[2]陈丽.远程教学中交互规律的现状评述.中国远程教育(综合),2004,1.

直觉交互界面与虚拟现实 篇2

关键词：直觉交互；人机交互；虚拟现实

中图分类号：J0-05 文献标识码：A

本文是在“人—计算机” 交互（Human-Computer Interaction）的意义上来谈论“交互”。随着计算机技术几十年来突飞猛进的发展，计算机已经完全进入了日常生活的方方面面，其影响无处不在，人机之间的互动操作问题也越发显得重要。由于计算机尚未能摆脱冯·诺依曼体系的根本制约，与人类思维模式之间的鸿沟依然如同天堑，人机交互问题的一个重要着眼点就在于如何尽量地缩小人类使用者的操作模式与计算机的操作模式之间的差别。这意味着我们仍在不断地摸索和探讨，去提供更优秀的交互界面，使人可以顺畅地、高效率地与计算机进行对话。

一直以来，交互设计思维首要强调的就是以人为本，换而言之就是让设计物适应人，而非人适应设计物。这种观点在计算机还是国防机密的年代中显得有些奢侈，人们只能痛苦地训练自己去迎合机器（例如，使用完全机器式的编程语言与计算机交谈）。在当下，相对廉价的个人计算机都可以提供可观的计算能力，因此交互界面的设计原则也就顺应了这样的思路，去尽可能地将界面做得人性化，让人用得舒服，而繁重的计算则交给计算机在幕后默默地处理。

正是在这样的大背景下，“直觉”一词吸引了大家的目光。毕竟相对于日常物件，计算机的交互界面还是太不人性了，依旧保持着冰冷的面孔。如果能将我们习以为常的动作引入与计算机的交互之中，在不知不觉中将完成与计算机的沟通，那么这样的人机界面才能称得上是以人为本。而在呈现直觉界面方面，新兴的虚拟现实技术则提供了最有价值的工具。

本文正是拟探讨直觉交互界面及其与虚拟现实技术间的关系，为了完成这样的任务，首先我们要对人机交互意义上的直觉作出一个明确的定义，它实际上与大众文化中的“直觉”概念有着相当的差别。之后我们将谈论如何将上述意义上的直觉与虚拟现实结合起来，并提供具体的案例分析来支撑我们的探讨。

一、直觉交互界面

直觉（Intuition）这个概念属于大众词汇，但实际上不同的学科对直觉都有着不同的定义。本文研究的对象是人机交互，因此将在“凭着直觉去与计算机进行交互” （interaction with computer by intuition）这个上下文中去探讨它。首先要注意到，交互是双方面的，也即人与计算机在进行着双向的互动，但直觉却是人才能拥有的，也是仅仅用来修饰人的判断与感觉的，因此直觉人机交互关心的是以人为中心的交互场景中各参与元素对人是否直觉。从人的角度考虑交互界面，这实际也就奠定了“以人为本”在理论上的基础性质。

一般而言，人们对直觉的交互有着如下诉求：它不需要经过有意识的思考便能做出。例如在翻动一页书的时候，人不需要去有意识地考虑该用多大的力气，手指该走怎样的空间路线，或有意识地等待书页翻动之后出现的非常规情况并作出反应，等等。在这个意义上，一本实体书的交互界面是直觉的。依据以上诉求，Blackler等人的研究指出，直觉是“基于已往经验的无意识的反应”[1]。这个定义强调了两个要点：基于以往经验和无意识。关于直觉往往是无意识的（下意识的）举动，这一点几乎已成共识，这里就不再展开论述。需要厘清的是“基于已往经验”这一点。

在日常生活中，人们或许并不认为直觉与已往经验之间会有什么关联。相反，许多人会认为，如果不需要经验就能进行某种操作，那么这种操作显然更符合直觉。特别地，中国传统文化中的“直觉”概念充满了反智主义的特征，直接将“直觉”与“本能”联系起来，往往意味着“不需要通过知识或经验便可以下意识地完成”。但这实际上是一种错误的观点，它不但误解了人的本能，而且未能认识到已往经验的真实存在及其影响。事实上，现代理论表明，人类绝大多数行动——简单的或复杂的——都是后天习得的，并非先天刻印于脑中。如果仅凭本能，人几乎无法完成什么人机交互操作：拿按钮这种最简单的人机界面元素来说，如果没有事先通过各种例子认识到存在按钮这种东西并且按下它之后会启动某些关联反应，使用者甚至都无法做出按下按钮的行为。或者用K.R.Popper[2]的话来说，所有行动都承载着理论——后天习得的理论。

将直觉与已往经验联系起来，这不仅揭示了直觉在人机交互中的真正面貌，而且指出了设计人机交互界面时的一条基础准则：由于不同的人有着不同的生活经验与知识水平，那么他们的已有经验也是不同的，这也就意味着每种类型的人都有着他们对“直觉交互界面”的不同衡量标准。有一个简单的例子可以说明这一点。

考虑一款在电脑上运行的收音机软件，它的作用是播放网络上的各类实时音频流（包括传统电台的在线音频流）。图 1模拟半导体收音机的调频指针窗口，从传统眼光而论这样的界面便是直觉的。然而，对于没有用过半导体收音机的新一代年轻人而言，他们由于频繁地接触电脑，反而会觉得图2的界面是直觉的，因为这样的界面使用的是为电脑用户所熟知的UI（User Interface，用户界面）元素，包括菜单、按钮、列表框和滚动条等等。

习惯半导体收音机操作的用户多半用不惯新式界面，而习惯新式界面、没使用过半导体收音机的用户却很可能对传统界面不知所以。这个例子充分说明了，在考虑直觉交互界面的时候，必须考虑用户群体的已往经验，依据不同的已往经验去断定直觉因素。并不存在唯一的、普适的、通用的直觉界面，这给了设计师以极大的挑战，但同时也是极大的创新动力。

此外，虽然直觉的定义没有直接体现对审美的考虑，但审美和直觉显然是互有关联的[3]。由于直觉使用与交互过程中唤起的先前知识有关，那么审美判断作为人类感知过程的起点之一，恰是诱发直觉的重要因素。一个富于美感的界面，可以抵消用户使用过程中的不安感和隔膜感，并在潜意识上促使和鼓励用户做出交互行为并保证交互行为的持续性和统一性。上面的例子也表明，对于传统用户，设计精美、极富质感的模拟界面有效地抵消了传统用户对电脑软件的不适感，方便他们使用，并且大大降低了潜在的学习成本。而对于年轻用户，他们也可以在自己熟悉的控件界面中运作自如，拉近了老技术（传统流媒体）与新技术间的距离。简而言之，具备良好审美特性的直觉界面具有重要的价值与意义，体现了人机交互界面的发展趋势。

二、直觉界面与虚拟现实

自上世纪70年代起，虚拟现实（Virtual Reality）技术的发展异常迅猛，从专业研究到商业应用乃至家用娱乐都可见其身影。从根本上而言，虚拟现实恰是交互界面直觉化的总趋势的一个反映，因为人机交互演进的内在逻辑在于，呈现和交互手段总在致力于让用户以更直观、更自然、更简便的操控方式去获得更丰富、更多态、更实时的数据资源。

简而言之，虚拟现实提供了一个具有沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）的虚拟数字富媒体环境；用户不仅可以如同设身处地一般沉浸在它所提供的丰富多彩的虚拟环境中，更可以通过各种创新的途径来与环境中的元素进行互动。沉浸性、交互性和想象性，正是虚拟现实的三个基本特征[4]：一是沉浸性，通过各种技术手段让用户产生“身临其境”的感觉，包括视觉（利用人的立体视觉原理产生虚拟的三维纵深感）、听觉（利用立体声产生虚拟物体的方位感）、触觉（通过力觉设备使用户以为在与真实的物理实体打交道）等等；二是交互性，用户可以实时地与虚拟现实系统中的各种物体进行互动操作，用户的操作不再局限于传统的键盘、鼠标或游戏杆，还包括先进的数据手套、穿着式回馈服等等；三是想象性，给用户呈现的虚拟现实场景具有超越现实场景的特殊魅力，真正做到某种意义上的“心想事成”。

从虚拟现实的上述特征可以看出，它的基本出发点就是要超越传统人机交互界面的非人性化的一面，不仅要让用户尽量溶入整个交互场景中（沉浸性），而且要让用户以更直觉的方式去操作计算机（交互性）：首先，虚拟现实技术能够有效地将计算机交互界面直觉化，提供与日常场景尽量类似的界面，完全基于人类日常的视觉直觉。其次，虚拟现实技术能够有效地消除人机交互之间的阻隔，让用户能够通过日常的动作和行为与计算机交互。

从上文的概念分析可知，判定直觉程度要看与使用者本身的已知经验，而且使用情境和审美等其他因素也要考虑在内。虚拟现实技术本身提供了多种多样的方法，但具体的构建和应用也要遵循这样的准则。下一节将提供几个应用案例来说明这些，并综合讨论如何真正地利用虚拟现实技术去设计直觉交互界面。

三、应用案例及讨论

以虚拟现实技术为基础的直觉交互界面被广泛应用于各种层次、各种领域的实践应用之中，其目标用户群体不仅包括非专业人士（普通民众），也包括熟悉计算机但希望寻求更直观的交互操作方式的专业人士。对于前者，他们需要能够尽量降低学习和记忆成本、兼或附带娱乐趣味性的人机界面。而对于后者，操控感良好的直觉界面可以大大提升生产率和成品率，并推动整个生产流程的优化。

日本大阪大学人机工程实验室的伊藤雄一等人研发了ActiveCube（动态积木）[5]，这个作品将直觉界面引入儿童和青少年认知学习及娱乐之中，并辅以虚拟现实或增强现实设备以提升其应用价值。每个积木都是一个边长五厘米的塑料立方体；积木里面有一块可编程集成电路，控制着一系列可选的感应器或小型设备，包括超声感应器（感知外界物体的接近）、坐标感应器（三维坐标的相对角度）、触觉感应器（最多可装两个，每个可以感应八个方向的触觉）、红外感应器、灯和电动机等。因此，每个积木实际上已经是一个独立的玩具，可以感知环境并产生相应的动态行为。更绝妙的是，这些积木还能彼此连接，连接起来的各个部分之间也可以互相通信，构成整体行为。儿童使用者不需要额外教学就可以通过直觉使用它们。这样的直觉操作界面，很好地避免了其内部的复杂结构对使用者的影响，小学低年级学生就可以独立操作。

ActiveCube的一大特色在于可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中，红外感应器捕捉搭建好的积木形态，并将符合此形态的虚拟物品显示出来。应用了虚拟现实技术之后，规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等，不仅视觉效果有可观的提升，还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。

ActiveCube还可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中，红外感应器捕捉搭建好的积木形态，并将符合此形态的虚拟物品显示出来。由于ActiveCube本身只是一个简单的立方体，其六面自由连接功能限制了表面的装饰性，最后的拼装效果不一定能吸引儿童用户的兴趣。而应用了虚拟现实技术之后，古板规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等，不仅视觉效果有可观的提升，还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。在上面的例子中，外表相对简陋的十字架形积木摇身一变，可成为精美的飞机，并随着积木在实际环境中的位移而在现实设备上呈现相应的飞行轨迹。

另一个实例来自于工业设计领域。当下的设计师一般都有较高的学历和较专业的计算机技能，但进行三维产品建模的时候，复杂的软件界面依然是最重要的阻碍因素，更遑论键盘加鼠标的操控方式根本就与人手的自然行为大相径庭，严重干扰了设计师的思维和创作习惯。荷兰Delft大学工业设计工程团队在这方面进行了大量研究，提出了新的解决方案，其关键就在于引入直观的手势来与计算机交互，于虚拟现实环境中完成建模工作[6-7]。

一般而言，手势比面部表情和眼动更易于捕捉和识别，又比全身姿势更易于实施（特别是在狭小空间中），因此比较受直觉界面研究者的青睐[8]409-420。但手势也分为几个细类，不一定都适合用于人机交互。Hummels指出了三类手势，第一类是从计算机角度去定义的手势，因而非常便于计算机识别，但需要使用者去刻意学习和掌握，称不上直觉。第二类与之相反，指的是人类日常生活中的手势，优点是非常直观，但计算机程序需要特别的设计才能对其进行识别。综合了以上两种类别之优点而又尽量规避其不足的第三类手势称为描述性手势，原本自身也有着应用范围过窄的缺憾，但辅以虚拟现实技术，便可以成为有效的途径以联通设计师和计算机。

为了提高描述性手势的效果，研究人员特地设计了一个虚拟现实实验环境，见图3。在此环境中，普通设计师作为被试，不受拘束地使用他们惯常的手势进行设计创作，而这些以直觉为基础挥舞出来的手势被动作感应器记录下来，最后进行统计分析。通过这样的过程，研究人员能够采集到和分析出最适合虚拟现实环境的直觉手势。最后，对设计师而言非常直觉、对计算机而言又是相当便于识别的手势方案即可得到确定。设计师在此系统中，可以像往常操作日常物体（胶泥或板材等）一样与计算机辅助设计软件进行人机对话，不仅直觉高效，而且得益于虚拟现实环境，整个设计流程形同真实体验，大大提高了设计效率。

四、结论与展望

一直以来，“以人为本”都是人机交互设计领域的核心口号之一。但本文的分析指出，这绝不能是一句抽象的口号，而必须落实到具体的应用情境之中。另一方面，近年来关于“用户体验”的声音不绝于耳[9]，它本质上也是“以人为本”的精神的一种体现，但这个提法也存在着过于含糊的缺点，导致了许多不同的理论都以它为逻辑基础。实际上，只要明确了“人”（也即“用户”）的特定性，问题也就解决了。既然不同的人和不同的用户其自身情况多有差异，同样着眼于“以人为本”或“增进用户体验”的产品，也就必须随着人/用户的不同而给出不同的解决方案，提供不同的交互界面，才能在交互过程中让使用者满意。

直觉概念得到了厘清，但这显然并不意味着直觉交互设计的种种问题也就有了答案。如何让某种交互界面更少地占用使用者的逻辑意识（也即做到“无意识地或下意识地被使用”），以及如何明确地定性定量分析特定用户的已往经验，并以之支持交互界面的设计，这依然是非常复杂的问题。幸而在各领域学者的努力下，此领域已有许多成功的理论或实践得以依循。在这方面最重要的一项就是关于直觉交互中的手势问题，它旨在解决人机交互场景中用什么有效的手势去操作计算机。由于手势不受传统输入设备的限制，它天然地与虚拟现实技术结合在一起[8]409-420。此外，针对现在方兴未艾的商业以及家用娱乐虚拟现实应用，直觉交互界面也是其中的研发热点。限于研究的深度及文章篇幅，本文遗憾地未能在这些方面展开论述，希望能在后继研究中逐步展开。

最后要强调的是，随着普适计算（ubiquitous computing）这个概念在强大的计算机硬件的支持下渐渐变为现实，设计和实现各种直觉交互界面已成为人机交互的核心任务。普适计算要求计算机设备可以感知周围环境的变化并执行相应的任务，在这一过程中如果交互界面做不到直觉易用，那么其计算机人性化的核心价值也就无从体现了。由此，直觉交互界面的理论与实践必将日益凸显其无比的重要性和关键性。

[参考文献]

[1] Blackler A，Popovic V，Mahar D.Investigating users' intuitive interaction with complex artefacts[J].Applied Ergonomics，2010，41（1）：72-92.

[2] 波普尔.猜想与反驳：科学知识的增长[M].傅季重，纪树立，周昌忠，等，译.杭州：中国美术学院出版社，2003.

[3] Naumann A，Hurtienne J，Israel J H，et al.Intuitive use of user interfaces： defining a vague concept[M]∥HARRIS D.Engineering Psychology and Cognitive Ergonomics.Berlin：Springer-Verlag，2007：128-136.

[4] Alonso M A G，Gutierrez M A，Vexo F，et al.Stepping Into Virtual Reality[M].New York： Springer-Verlag New York Inc，2008.

[5] Watanabe R，Itoh Y，Kawai M，et al.Implementation of ActiveCube as an intuitive 3D computer interface[M]∥Butz A，Olivier P.Smart Graphics. Berlin： Springer，2004：43-53.

[6] Hummels C，Overbeeke C J. Kinaesthesia in synaesthesia：the expressive power of gestures in design[C]∥Design and semantics of form and movement.Eindhoven：Eindhoven University of Technology，2006：34-41.

[7] Hummels C，Smets G，Overbeeke K.An Intuitive T-wo-handed Gestural Interface for Computer Supported Product Design： International Gesture Workshop[C].Bielefeld：Springer Verlag，1998.

[8] Nielsen M，Strring M，Moeslund T B，et al.A procedure for developing intuitive and ergonomic gesture interfaces for HCI[M]∥Gamurri A，Volpe G.Gesture-Based Communication in Human-Computer Interaction.Berlin：Springer，2004：409-420.

[9] Garrett J J.The elements of user experience[M].Berkeley，CA：New Riders，2002.

虚拟交互创新 篇3

关键词:虚拟现实;Vega;交互式漫游

中图分类号:O343.2 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 04-0000-01

Implementation of Interactive Walkthrough Function in Virtual Reality Scene

Lu Hongyan

(Armed Policy Engineering College,Xian710086,China)

Abstract:The paper introduces the implement of interactive walkthrough,andachieve the functions of Interactive walkthrough by Vega.

Keywords:Virtual reality;Vega;Interactive walkthrough

虚拟现实场景中常见的交互方式有固定式漫游和交互式漫游两种。交互式漫游方式比固定路径漫游灵活,真实感更强。

一、交互式漫游的实现

在漫游系统中,用户通过Observer的视角置身于虚拟环境中,通过鼠标和键盘控制视点和行动路线。在这种交互情况下,不需要进行任何的预处理过程,场景分析和路径计算都是在漫游的过程中进行的。交互式漫游的视点是由用户自定义的,有很大的灵活性。如果将Observer与Walk运动模式绑定在一起,就可以用鼠标控制其前进、后退、转向和四处观望的视觉效应。但是作为一个在环境中的观察者来说,能够做到的远不止这些。他可以抬起头看看天空,也可以低下头看看绿地花草。但是,在Vega中却没有一种运动模式符合需要。这就需要编程定义自己的运动模式。在自定义的运动模式中,主要实现10个漫游动作:前进、后退、左移、右移、上升、下降、仰视、俯视、停止和复位。

在本系统中,主要以鼠标、键盘作为系统的输入设备,实现与虚拟场景的互动。如表1、表2所示,对鼠标、键盘相应的按键功能进行定义。

实现自定义模式可以分以下几个步骤:

Step1:使用Vega提供的vgMotionCallbackStruct函数编写自定义的用户运动模型(通过回调函数实现运动模型)。

Step2:vgMotRegister函数向系统注册给运动模型、安装模型实现回调函数;

Step3:将运动事件属性值VGMOT_MODEL设为用户自定义的模型:VGMOT_USER1,进入主循环。

Step4:处理运动事件(在回调函数中实现)。

二、查询功能的设计

对模型对象实现信息查询功能主要是基于对三维目标的选择和判别。通过鼠标点取窗口中任意一个对象,即可查询该对象的属性,如同在二维地图窗口中一样方便。判断物体是否被选择,拾取技术是关键。

模型对象的拾取

在Vega中,模型对象的拾取是通过vgPicker提供的类获取鼠标的位置来实现的。vgPicker类提供了函数对角色对象(vgPlayer)、模型对象(vgObject)、模型部件(vgPart)以及pfGeodes和pfGeosets节点等场景元素进行拾取。

完成拾取操作有以下几个步骤:

Step1:将要拾取的物体作为一个模型对象。

Step2:通过函数vgPickerScene(),vgPickerChannel()设置vgPicker作用的场景和通道;设置vgPickerHighLightColor()函数,选择物体显示的颜色。

Step3:通过vgPickerClampIsector(),vgPickerIsector()函数显示设置vgPicker的相交矢量。

Step4:通过vgProp()函数启用vgPicker。

Step5:将鼠标中键设为拾取物体的键。

Step6:设置物体mask掩码与vgPicker相一致。

vgPicker不能操作静态对象,对于静态对象,使用vgPicker只能间接获取其所在的模型数据库vgDataSet节点等,不能获取对象本身vgObject节点。这时必须采用辅助工具进行操作,常见的方法是采用包围盒[43]。

包围盒拾取算法,如图1所示:

图1 包围盒拾取算法流程图

在拾取物体后的物体显示本建筑的名称、编号和建造时间,在主要建筑,如办公楼等,还可以显示每层楼的信息。

查询功能的实现方法

在本系统中可以通过基于对象名称的拾取方法实现三维地物的查询功能。实现方法如下:

Step1:在Creator中以组(group)的形式为对象命名,作为被查询的关键字。

Step2:以模型对象名称作为关键字在Access中建立建筑的属性信息表,用ADO连接。

Step3:创建一个vgPicker对象,在postConfig中设置捕捉对象的类型为VG_OBJECT。

Step4:在postFrame中用vgMouse实现鼠标点选,调用vgGetPickerPickedProcessing执行捕捉,若成功调用vgGetPickerPickedObject返回捕捉对象的指针,再用vgGetName获取捕捉对象关键字。

Step5:在属性表中根据关键字对应的记录显示当前建筑物的信息。

当选中目标后,获得目标的标识符,再运用SQL语句从后台数据集中查询与标识符对应的实体属性信息。

三、结论

本文主要介绍交互式漫游的实现过程,介绍了交互式功能的实现和查询功能的设计。在完成漫游的基础上还要进一步完成碰撞检测这一方面的内容。

参考文献:

[1]徐诚.虚拟校园漫游系统的研究.硕士研究生学位论文.武汉:华中师范大学,2006

虚拟交互创新 篇4

關键词：全媒体交互式虚拟演播技术；应用；发展

电视媒体行业的快速发展，离不开互联网技术的进步，每一次互联网技术的飞跃都会伴随着一次电视产业的变革。互联网技术特有的传播功能，对电视产业无疑是带来了巨大的冲击和挑战，电视节目的表现形式正在适应观众的审美与精神需求，其全媒体交互式虚拟的特性不断被挖掘，并且已经成为现今电视节目的主打形式。

一、全媒体交互式虚拟演播技术的应用现状

对比以往电视节目直播或录播的演播环境，我们从各大卫视新闻、综艺或娱乐等节目的播出形式上可以看到当今电视节目的转型，传统节目不再被推崇。看过2015年的春节联欢晚会的人大都会赞叹舞台的壮美华丽，各种屏幕背景的流光溢彩，艺术画面的唯美，花开花落的诗情画意，灯光绚烂下的丰富多彩，连观众席都布满了节目的氛围，场内固然是云里雾里极为华丽，但是参与春晚制作的技术人员，或是去观摩过大型演播节目录制的导播间的人都知道幕后团队人员的庞大性，技术岗位的要求人员越来越多，分工也是越来越明确、细化，以前的重要工种——导播，或许是1个人就可以搞定节目的整个切换流程，而如今，导播除了要有总导播顾全整个节目画面的流程及切换，下面还要细化分为技术导播：专门负责摄像机机位的切换，另外还要多增加一个或者几个的在线包装的工位，负责节目的字幕条、虚拟物件的播出与停止，摄像机工位也会多出一个场外云台控制的虚拟摄像师等等，节目元素越是华丽丰富，效果极具吸人的眼球，则工程量，人均量、技术量就越是浩大。春晚的舞台作为一个复合多元化的“全媒体交互式演播室”互动平台，令人耳目一新的不单单是舞台的华丽，更重要的是它实现了一个大型的交互平台，实现了全国13亿人的全体互动，这个互动是介于腾讯公司推出的App软件平台——“微信抢红包”，节目中虚拟卡通动画人物“羊羊”与主持人撒贝宁现场发红包，与全国观众进行现场互动，这就是一种演播现场信息与场外观众互动的一个“全媒体交互式演播”技术的实现过程。

二、全媒体交互式演播的概念

顾名思义，全媒体交互式演播技术可以理解为，现今所有的视音频信息，包括广播、电视、纸媒、网络等信息通过一种艺术性的创作播出平台，实现综合信息发布过程中，形成了一个庞大的互动群体，这个群体的所有互动信息，能够经过实时采集，内容审核，输入到一个演播环境当中，在这个演播环境内由主持人表演和演绎，将这些信息有效地传达给观众，并且在主持人的表演过程中可以与电视观众、现场嘉宾、屏幕背景等其它设备进行实时互动，这样就形成了一个整体的全媒体交互式演播的概念。

三、全媒体交互式虚拟演播技术的发展策略

（一）创新节目形态与视觉艺术的管理

电视节目形态是节目内容与节目形式的一种复杂综合性的表现，电视节目形态上的创新是电视观念化、手段综合化的体现。新的技术能够让节目形态出现更多的创新，包括多媒体技术、虚拟现实技术、数字交互技术、全媒体汇聚整合技术等都是内容汇聚的技术，而电视行业需要做的是如何把广泛海量的内容整合、审核、处理，为电视节目的内容本身服务，从而实现更多新的节目形态。电视节目的包装技术与节目主持人同样也是为节目形态的创新而服务的，现今新型的节目主持人不光要有基本的主持技术能力，还要具有很好的表演能力，包括主持人语气的变化、节奏的控制，情绪的表现都会对节目的形态有一定的影响或推动，因为主持人是观众的代表，代表电视机前的观众对新闻观点的评论。在电视节目烦人视觉艺术体系上，可以将电视工程分为两部分：视音频集成与艺术集成。同时影响电视画面艺术的有6个方面：舞美、灯光、摄像、主持人造型、视频、包装，这6个元素恰好构成了一个“艺术集成”。而现在大多电视台都会把这个6个方面孤立起来，做舞台美术设计的就是独立的舞台美术设计，灯光师就是独立的灯光师，栏目包装同样也是独立起来的单独包装。电视节目制作应该是一个统一的整体，就像要制作一个产品，要有一个产品的制作的统一的流程，有创意、设计方案、制作过程、最终成品等，所有的集合元素都要有一个统一的原则和规划，就像一部电影的制作过程一样，只有经过统一的管理融合才能够达到节目所要的形式效果和传播意义。

（二）实现人才“融合跨界”

现在电视台、电视媒体行业都普遍最缺的是一种新型人才——“跨界人才”，这也是各大电视台的技术人员以及将要从事电视行业参加各种交流培训的原因之一，新型的设备技术一旦从国外引进国内，就会掀起一股培训的风潮，这领域的工作人员不光要了解电视节目制作的整个流程，还有能精通一个以上工种岗位上的专业知识，这就是我们所说的“复合型人才”。“跨界人才”已成为电视行业的一种需求，主持人、灯光师、摄像师等电视节目制作的各个岗位，都要相对性的学习了解相连的专业知识，如灯光师是为摄像服务的，摄像是为导演服务的，导演的需求与主持人的表现又息息相关，而主持人的表现正是节目所需要的形式效果，当然灯光师也是主持人的造型师，如果一个摄像对灯光、造型知识都能够融合跨界了解，这样电视节目最终会实现更加完美的效果。

（三）电视节目传达的多维化可视化

作为观众来讲，每位观众都有自己独特的方式来选择自己接受信息的途径，网络也好，电视报刊也好，在各种各样的信息充斥在我们生活周围的同时，信息变得越来越过于抽象，人们接受信息的思维也会有所选择，再加上社会信息量越来越多，信息的抽象性就变得越来越复杂，于是，大众群体的想法开始倾向于看到简洁、愉快、具象的信息，这就需要电视节目制作人员将实实在在的信息经过艺术性的可视化处理变为简单明了的信息。电视节目信息的设计、总结、概括以及演播的过程，是需要一个可视化的艺术处理的，这样的电视节目，观众才会主动去选择观看，这也是电视行业未来的发展趋势。

（四）电视节目制作的艺术化

对于一个节目制作的本身来讲，各种节目内容视觉化传达的实现，最主要的目的还是为了让观众充分的理解节目所要传递的信息。在过去的电视节目中，主持人表演、镜头运动以及节目形式是通过连线或者是画面切换来达到信息传播逐渐递进的关系，这种递进关系固定而老套的思维已经难以驾驭观众对信息的价值需求了，从各大电视台新闻、娱乐、综艺节目的改版趋势可以看出，电视节目制作的艺术化必定成为电视行业发展局势，要艺术化，就要从电视节目内容本身的创新形式改变，来增加节目内容传达的丰富性与视觉上的互动。

四、结语

总而言之，全媒体交互式演播技术是为了电视节目的进步而存在的。相关工作人员要利用现代先进的科学技术手段，不断促进全媒体交互式演播技术的发展，使之为电视节目的制作带来更多的可能性、丰富性、生动性、实现行以及多元性，最大程度的促进电视节目的发展，使其在能够满足人们要求的同时，为我国电视产业的发展做出保障。

参考文献：

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