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1、虚拟现实技术在数字展示行业中的应用 作者：金银辉，李飒 来源：教育教学论坛 2015 年第 32 期 金银辉，李飒 （天津工业大学计算机科学与软件学院，天津 300387）摘要：虚拟现实拓展了数字展示设计的表现领域，丰富了表现方式。文章通过对当今数字展示行业的调研，梳理了虚拟现实在其中的应用现状，并结合虚拟现实的发展历史、应用特征、艺术本质等对其发展现状进行了解读。关键词：虚拟现实；交互；沉浸；数字产品 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）32-0208-02 20 世纪 50 年代，信息技术的应用使虚拟现实的形式获得了扩展；1956 年美国电影放
2、映机制造商海利希构想了体验剧院，试图将视觉场景、听觉刺激、振动与气味综合成新型的仿真设备，但未获得商业上的成功；1968 年，哈佛大学研究者开发出头盔显示系统；1977 年麻省理工学院开发了超媒体作品白杨电影图，对科罗拉多白杨城加以仿真；20 世纪 80 年代，随着拉尼尔的虚拟编程语言研究公司等企业问世、数据手套等关键设备的发明，虚拟现实技术开始进入实用期。时至今日，多数虚拟现实环境主要是视觉体验，在计算机屏幕上显示，或通过专门的立体装置显示出来，但某些仿真包括附加的传感信息，如通过音箱或耳机传来的声音信息等。虚拟现实的用途有两种：一是着眼于军事、科技、医疗、教育等方面的价值，具备实用性。二是
3、着眼于艺术创造，追求令人销魂荡魄的彼岸世界。在艺术领域内，虚拟现实主要被应用在戏剧创作、文化遗产保护和其他各种娱乐形式，也就是虚拟现实有改造、重塑、创造、娱乐的功能，而这些功能也正是激荡在文化、商业浪潮中的当代数字展示设计在寻求胜出的途经中必不可少的辅助。由于受到处理能力、图像分辨率、网络带宽及经费的限制，被广泛应用的结合了虚拟现实技术的数字展示产品大致有如下三类：一、利用虚拟现实沉浸性作为影片的补充数字影院系统 1.折幕展示系统。该系统利用多台投影仪，在屏幕上投射出影像，且每块屏幕间呈一定规则的夹角。按屏幕数量，折幕系统可分为单屏、双屏、三折屏、五折屏、七折屏等。一般是利用无缝连接技术进行多
4、画面间的接缝处理，使画面看起来完整如一，营造体验式环境。其播放的影视内容包含立体和非立体，如为上海家具设计展中呈现的展品“无处不在”的理念。2.弧幕展示系统。该系统与折幕系统原理类似，弧度可分为 120、150、180，用于真实地再现场景，增强现场体验感，如上海浦东展览馆的 140弧幕系统。3.环幕展示系统。国际上称这种系统为“360环幕电影放映系统”。主要由 360环幕银幕、环幕放映系统、多组投影同步控制系统、无缝拼接技术和曲面矫正处理系统、系统播放和集成控制系统组成，最为典型的案例当属 2008 年北京奥运会开幕式所展示的环幕系统。4.穹幕展示系统。穹幕所播放的电影为超广角镜头拍摄，观众厅
5、为圆顶式结构，银幕成半球形，观众被包围其中，视银幕如同苍穹。由于银幕形象大而清晰，覆盖广阔，并伴有立体声环音，使观众沉浸其间。例如北京天文馆利用穹幕系统建成的数字化宇宙剧场，是世界上第一套激光全天域投影系统，堪称目前世界上最先进的数字宇宙剧场。5.球幕展示系统。球幕展示系统由 36 台投影仪从不同方位将影像投上一个球形的银幕，把多个小屏幕组合成一个大屏幕，每个小屏幕都有自己的投影设备，软件或硬件的配合，使各个屏幕的内容可以无缝拼接在一起，同步显示，形成一个整体画面，通过曲边矫正和无缝拼接技术，达到球形展示效果，如 2008 北京奥运会开幕式所展示的球幕系统。6.其他异形屏幕展示系统。这是一类为
6、适应个性化展览场地而制定的非常规屏幕展示系统，如梯形屏幕。7.立体纱幕系统。该产品结合等离子显示器、多层纱幕数字影片展示形式，具有极强的立体感和震撼力，能够使观众如临其中，如 2008 年北京奥运会开幕式和上海世博会使用的立体纱幕系统。这一类展示产品是结合了虚拟现实的理念而制作的各种异形屏幕、异形电影及系统。设计者主要采用了虚拟现实的沉浸性和娱乐性特征，将观者置身于其中，体验异形电影所带来的真实感、沉浸感。这类产品的美感均来自电影的内容，而虚拟现实仅起到了一定的辅助作用。因此，可以认为，这类产品中的虚拟现实是被动的介入，不能发挥其更多的表现力和艺术魅力。但它却是在数字展示设计中最为常见的表现手
7、段。二、利用虚拟现实互动性作为多媒体产品的辅助互动多媒体系统 1.数字沙盘。该系统利用数字影像技术，开发出数字媒体声、光、电展示技术为载体的数字式虚拟沙盘，使用途径包括景观展现、规划讲解和交互体验。主要为城市规划、建设、运营管理和对外招商宣传提供可持续发展的信息化服务。2.互动地幕。该产品属于数字化的互动展示空间。参观者通过改变自身形态、动作，与展示内容进行充分互动。此类产品多用于房地产、建筑、产品推广、企业宣传、科普教育、娱乐等多种领域，如上海多媒体产业园使用的互动地幕。3.互动桌面。该产品将红外感应捕捉技术运用到桌面，实现人机互动的展示方式，例如上海电信的互动桌面展示系统。4.全息互动幕墙
8、。该产品是展板、实物和屏幕结合的展示系统，技术人员在其中设立了感应区，观者可以以互动的形式触发相应的影片片段进行欣赏，如上海世博展示中心使用的该系统。5.虚拟幻象。该产品是将传统印刷宣传册与现代多媒体互动手段结合的新型展示方式。参观者不仅可以浏览宣传册上的文字图片，还可以在相关显示设备中看到与宣传册内容相匹配的三维影像资料。同时参观者可以通过翻阅受众的宣传册，任意角度观测屏幕中的三维影像并与之互动。这类产品利用了虚拟现实的互动性而制作的多媒体互动系统。设计者发挥了虚拟现实的互动性特征，使参观者更加自如、全面、立体地了解展品。目前这类产品考虑的是如何让信息更直观、更多样地展现出来，对于展品的审美
9、追求并不是自觉的。在这里，虚拟现实仅起到了一定的辅助作用，虚拟现实的艺术本质并未得到充分发挥。因此产品中的虚拟现实仍是被动的介入，不太能发挥其更多的表现力和艺术魅力。但它同样是在数字展示设计中较为常见的表现手段。三、以虚拟现实为主体的展示产品 1.4D 动感影院。该产品延续了虚拟现实在戏剧中的使用特征，在使用数字影院系统的基础上，运用动感座椅，根据电影情节设置烟、雾、雨、光电、气泡、气味、布景等效果。丰富影片内容的戏剧性和沉浸性。4D 动感影院无锡规划馆和苏州规划馆中都有使用。2.虚拟驾驶体验系统。该产品是利用计算机虚拟现实技术结合相关的动感体验装置，与各种屏幕结合的虚拟驾驶系统。它可以在室内
10、模拟汽车、飞机、轮船等驾驶舱，使观众产生相应的真实感受，如苏州规划馆就有对这一系统的使用。3.数字长廊。该产品利用计算机图像感应技术，结合多屏幕投影展示系统，搭建出的多媒体走廊。当中有多种互动元素（如游动的鱼群、飘动的树叶和飞舞的蝴蝶），随着参观者的形态、动作发生改变，时而靠拢、时而分散。从而营造真实感，如苏州规划馆的时空隧道长廊。4.幻影成像系统。该产品是基于“实景造型”和“角色动画”的光学成像结合，将视频影像投射到布景箱中的主题模型景观中，演绎故事的情节过程。由立体模型场景、LED 灯光系统、光学成像系统、影视播放系统及单片机控制系统组成，可以实现大的场面、复杂的生产流水线、大型产品的逼真
11、展示。这一类展示产品以虚拟现实为主体，想象性、沉浸性、互动性得到较充分的发挥。由于以虚拟现实为表现主体，相应的美感也得到了释放，但由于商业用途较明显，设计者注重突出其使用价值，此类产品的想象空间不多，大部分是作为真实感受的复制，仅为了使观者完成体验（如虚拟驾驶体验系统），对美的追求也多半是非自觉的。但通过对这类产品的体验，观者仍可以体会到虚拟现实为其勾绘的灵境。这类产品虚拟现实的诸多特点获得了发挥，其艺术本质在一定程度上得到了体现，伴随技术的进步，该类产品的提升空间仍然很大。综上，虚拟现实为数字展示设计带来了两方面积极的影响：（1）虚拟现实广泛丰富的应用特征为数字展示设计的功能性开辟了提升空间
12、；（2）虚拟现实的艺术本质为数字展示设计提供了审美追求的合法性，并为其指明了目标“圣杯”（相当于中国文化中的“道”），同时也为数字展示设计的产品提出了更高的要求。相反，数字展示设计也并不是因为有了虚拟现实而无往不胜，它受到技术条件和经济条件的双重制约，以至于在当代的数字展示设计产业中并不能实现实验室中科学家美妙的梦想。但是，在当人们流连于展会、博物馆等场所时，仍然可以感受虚拟现实的美，仍然可以感受虚拟现实对“圣杯”的追寻。自上世纪 50 年代笨重的“达摩克利斯之剑”起，虚拟现实已经从实验室走到了戏剧舞台、博物馆、电视节目，融合了上述三者的特征走入数字展示设计，构成这一产业中极具特色的产品。虽然数字展示产业中的产品没有实验室里的作品精彩，也没有饱含当初设计者澎湃的创作激情，更没有崇高的艺术追求和人文关怀，但它反映出了当今人们对虚拟现实最为喜爱的表现形式。参考文献：1黄鸣奋.新媒体与西方数码艺术理论M.上海：学林出版社，2009.2水晶石数字科技有限公司展览展示介绍Z.3宗白华.宗白华中西美学论集M.南京大学出版社，2009.