毕海波

一、虚拟现实设计的发展

虚拟现实技术是近几年的一个热门的话题。根据体验者参与形式的不同，大致可分为四种模式：桌面式、增强式、分布式和沉浸式。桌面的表现形式一般是利用电脑显示器来显示影像，作为虚拟现实头盔的外部接口；增强式虚拟技术则是把真实环境和虚拟环境叠加在一起，用投影的形式表现，一般应用在大型的舞台场景中。分布式虚拟技术是通过网络分享虚拟空间，类似现在流行的虚拟社区的概念；沉浸式虚拟技术则是利用头盔、控制装置、反馈装置等营造充满沉浸感的空间。本文主要介绍沉浸式的虚拟现实技术。

目前，索尼、三星、微软、HTC 等公司已经开发了自身的虚拟现实设备。大部分已经投放到市场中。虚拟现实设备一般是显示型头盔，拥有110°视角，全封闭视觉环境。戴上头盔后，使用者就会置身一个虚拟的空间之中。空间会通过人们的双眼视差营造立体感，让人感觉置身真实空间中，同时通过追踪设备的配合，产生更加强烈的沉浸感体验。

二、虚拟现实设计的原理和优势

1.虚拟现实设计的原理

事实上，在虚拟空间中，人们对长度、宽度、深度等数据的判断并不敏感，给人留下更深刻印象的是物体的形态和颜色。于是设计师往往采用建立模型的方法来表现虚拟世界，主要包括单模型和地形表面模型。同时采用专门的软件来辅助设计效果的实现。实际上所谓的三维立体空间，就是在二维空间的基础上，改变长、宽、高比例，使人们产生错觉来实现的。视错觉实验对比见表1。

表1 视错觉图

就像表中所示一样，我们经常把幻觉当做真实。比如表1 中，线段A 看似比B 长，但实际上它们的长度是相同的。假如场景中存在两条一样的线，根据线条的位置不同，人们会自动的调整视觉的前后关系，产生透视感。因此，场景设计者常常利用长宽或形状的错觉来设计场景，从一个移动的光点变成一个符号化的景观世界。让我们产生立体感，空间也由此产生。

2.虚拟现实设计相比平面设计的优势

我们可以做一个实验，同样的进行photoshop 的创造性活动，区别是首先在电脑上绘图，然后头戴虚拟设备显示器，并且在这两种绘图方式的过程中，记录绘图的时间、绘图完成后两种方式的误差，和设计成品的体验感和沉浸感来做对比。

首先让测试者在电脑上进行绘图，然后在虚拟现实中绘图，通过对测试者感受的反馈，我们可以看到，平面设计操作的响应时间和虚拟设计相差不大，绘制精度虚拟绘画略高，而设计时的沉浸感体验却远远超过平面设计的方式。

在设计的过程中，设计师能够突破传统屏幕的限制，在全新的空间中随意构建角色，并且能够用最自由的方式捕捉每一根线条，塑造每一个形状，这可以大大激发设计师的想象力和创造力。虚拟现实绘画技术在其他领域如动画创作或特效构建方面拥有极大的潜力，甚至在可以预见到的未来，有可能改变动画和电影的呈现方式。

表2 平面设计与虚拟现实设计体验统计

三、展望虚拟现实设计的未来发展趋势

1.虚拟现实设计面临的问题

沉浸式设计虽然拥有超出传统平面设计的体验，但还有难以解决的问题就是眩晕。虚拟现实技术归根结底是通过眼镜上的屏幕来实现沉浸感，并且为了使人产生视差，还需要调整镜片和眼球焦距的位置来校准，达到更好的体验效果。因此，一些使用者会在设计过程中产生眩晕的情况。虽然经过一段时间的适应，眩晕会有所缓解，但还是无法完全避免这种情况的产生。

分辨率是沉浸式设计体验效果的重要标准。分辨率越高，虚拟现实设计就越真实，人们的体验感就越强。然而分辨率越高，对硬件的要求就越高。这个硬件包括计算机运算性能和虚拟眼镜的分辨率两个部分。现今的绝大多数硬件还没有达到能够支持4K 分辨率的程度。当然如果要实现这样的效果，增加的成本也是消费者无法接受的。现今的大多数虚拟设备公司都是探索“沉浸感”和“分辨率”之间的平衡点，以求得在相对好的沉浸体验下，不降低清晰度。

2.虚拟现实设计中沉浸式设计未来的应用方向

沉浸式设计体验有什么意义？它如何影响我们的生活？其实它已经开始影响我们的生活，并且在将来会给我们的生活带来更多的影响。虽然虚拟现实设备目前更多的出现在实验室、公司、企业和研究人员手中，但其实虚拟现实技术已经深入了我们的生活。改变了人们的观念。随着计算机技术发展的成熟，虚拟设计逐渐被越来越多的人所接受。在设计产品、医疗保健、旅游和娱乐活动等领域，虚拟现实技术的身影已经出现。例如，在现实生活中要对产品做出改变，需要花费企业大量的精力、时间和金钱。但是如果已经有建立好的数字模型，对虚拟模型进行改变，则会节省大量的金钱和时间。福特汽车公司就建立了虚拟现实实验室，通过虚拟测试汽车的救生系统，完成一系列在现实中不可能的实验。 手术培训可能是最早也是最常见的沉浸式医疗应用。许多外科手术设备是非常难掌握的，并且手术训练成本高昂、风险很大。在虚拟空间中进行手术，加上提供触觉反馈的设备，能为医生提供出色而且性价比高的方式。虚拟现实技术也常常应用在教育中，配合移动终端的使用，可以构建出适合学生学习的环境，从而激发学生的学习兴趣、帮助学生理解学习内容。