林雯君，代天娇，成天宇

（桂林理工大学，广西 桂林541004）

2016年虚拟现实技术（Virtual Realty，VR）产业步入快速发展的阶段，谷歌、三星、索尼、微软等科技巨头纷纷下场抢占VR产业市场份额，探索其应用的众多可能性。根据电气与电子工程师协会的预测，在未来5～10年，包括虚拟现实技术和增强现实技术在内的数字感知技术将会迎来爆发期。计算机图形技术、立体现实技术的革新发展为虚拟现实技术和交互技术奠定了基础，使多通道综合感官交互的沉浸式虚拟现实设计受到普通消费者关注。沉浸式虚拟现实设计强调用户对作品身临其境的体验感和积极反馈，激发了用户感知情绪的表达。目前沉浸式虚拟交互技术多应用于博物馆、游乐园和展厅，如何将其应用到更多环境中是一个新的方向[1]。

1 虚拟现实技术和交互设计的融合

1.1 虚拟现实技术概述

VR是集成计算机仿真技术、传感技术等多领域尖端科技的综合信息技术模拟系统。计算机通过构建数字模型，生成从二维转化为三维可感知的人为虚拟环境，包括视觉、听觉、嗅觉的综合感观交互。这种虚拟环境具有交互性、沉浸感和创想性的属性，使人能够身临其境地处于自然和超自然的环境中。虚拟现实技术改变了人的思维方式和行为逻辑，人们通过这种创建和体验有效扩展了自我认知的手段和领域[2]。

1.2 交互设计概述

交互设计（Interaction Design），又称互动设计，注重以用户体验为中心连接技术与感知，建立人与机器之间或外界环境配合与服务的双向互动关系。交互设计由5个重要部分组成，分别是语言、视觉再现、物理交互、空间交互、行为。目前的交互设计主要集中在界面交互设计，交互设计使软件的操作便于用户理解和使用。

1.3 虚拟现实技术和交互设计融合的实现方式

虚拟现实技术提供沉浸式交互体验的渠道，用户佩戴头戴式或是眼镜式等VR设备，结合多技术交互方式和多感官交互方式，使用“眼球追踪”“动作捕捉”“肌电模拟”“触觉反馈”“语音交互”“方向追踪”“真实场地”“手势追踪”“传感器”实现交互，刺激视觉、嗅觉、触觉和痛觉等感官体验，达到“人机合一”。

2 数字化时代背景下人们对环境的新需求

随着科学技术的发展，人们对居住环境基本的安全性和功能性的需求得到满足，因此他们开始探索新时代背景下信息技术融入环境设计的途径，建立人与他人、人与环境、人与自然、人与数字媒体之间的关系，从而顺应更高层次的精神需求。

2.1 精神超越性需求

根据马洛斯的需求层次理论，人们在生理安全的需求得到满足之后，开始追求情感和精神的需求。现代社会下人们的精神生活在快节奏的现实压力下有所缺失，人们开始从民族传统文化、哲学思想中汲取精神养料，自由发挥自我想象力和创造性，对未来生活的“精神性”和“艺术性”充满向往。科技进步使人们对于未来人居环境的畅想成为可能。因此数字化时代背景下的环境向智能性、交互性演化，数字媒体介入的环境设计让环境不但舒适美观而且注重自我认知，激发生命潜力，可认知范围得以扩展。

2.2 时空灵活性需求

5G通信技术的日益完善与信息技术的发展带来了社会方方面面的变革，信息化的社会具有数字化（图书、音、像、交流、通信、大数据等）、网络化（应用互联网）、多媒体化（信息表征图、文、声、像、3D和VR等)、全球化（冲破原来地域地区的限制等）等特点。灵活多变的虚拟世界不受时间和空间的限制，人们能够随心所欲地切换场景、时空。然而世界的客观规律束缚了现实环境的发展，人居环境受工业条件、时空合一等因素影响，很难满足人们对于多样化、灵活流动性环境空间的需求。

在环境设计中，目前的VR技术可以打破传统设计稿展示的限制，引导用户直接介入虚拟环境，用户可以全方位观察整体设计，也可以局部放大观察细节，对空间内的元素灵活添加删减。

2.3 场所多功能性需求

数字化时代是个开放、兼容、共享的时代，用户需求趋于多元化、个性化。人们希望环境具有高复合性承载更多功能、满足各类需求，数字化时代环境以用户体验为中心，围绕“人”的需求架构交互性多通道数据平台，用户购物、教育、度假、社交都可以实现虚拟交互。特别是虚拟现实交互技术的环境疗愈功能，华盛顿大学用实验证明，冰天雪地的虚拟场景有效地缓解了烧伤患者的身体疼痛；基于神经科学和人体工程学设计的康复椅和VR设备配对后，用户在虚拟场景中能自如地活动身体，甚至是体验飞行游戏，有助于身体受创或行动不便的高龄人群身体与情绪的康复。虚拟现实的沉浸式交互作用，让生活、办公、休闲、娱乐的界限变得模糊，自由切换场景实现虚拟和现实的转化，从而满足人们在同一个场所内多功能的需求。

3 虚拟现实交互环境设计的途径

虚拟现实是一场交互方式的新革命，人们正在实现由界面到空间交互方式的变迁。虚拟现实交互环境设计成为虚拟设计的新趋势，是应用数字信息技术脱离物理造物条件，建造出满足超越性精神需求的环境设计。创造出的环境反馈给大脑“真实”的感受，模糊了“虚”与“实”之间的界限。该设计不是单一的环境遗址保护与规划（如用谷歌地图VR重塑巴黎圣母院等），而是表现在不同程度与现实环境融合的创新设计[3]。

3.1 全数字化环境虚拟化设计

全数字化环境虚拟化设计完全脱离现实世界，由“0”和“1”组成，不用遵从现实造物法则，比如Steam游戏平台出品的各种VR游戏，充满天马行空的想象和场景。在游戏中，人们可以感受赛车风驰电掣的刺激，体验战争场面的宏大，在虚拟世界里人们宛若神明操纵万物。

在一些科幻电影中对全数字化虚拟现实技术作出了展望与探讨。2018年《头号玩家》电影故事内容架构在一款名叫“绿洲”的全息游戏中，主角在家中头戴显示设备，脚踩万向跑步垫登陆游戏世界，自由行走在“绿洲”世界包含舞厅、赛车场、图书馆等人文设施和海洋、金字塔等自然风光的众多场景中，足不出户纵观天下之景，带来了步入式的沉浸式体验[4]。

3.2 融入现实环境的虚拟化设计

融入现实环境的虚拟化设计是一定的空间场景结合现实环境的虚拟化设计，广泛应用于博物馆、展厅。

日本新媒体团队TEAMLAB推出了一系列虚拟交互展览，让艺术与科技在空间内营造出梦境般的唯美场景，例如《灯之森林》展中，呼应灯能随着人的接近变化色彩、光影和音乐，行动的观者与作品产生互动成为了艺术作品的一部分[5]。

3.3 虚拟化环境的现实营造

现如今，多媒体技术的应用很大程度地再现了科幻作品中的艺术创想，比如奥兰多迪士尼乐园中的阿凡达主题乐园成为了沉浸式环境设计新地标，园区实景精细得连植物上的绒毛都栩栩如生，再配合以3D影像的声光影互动，梦幻的潘多拉星球呈现在游客的面前。该乐园设置了两个体验项目：“娜美河之旅”会带着游客乘船驶入美丽的发光雨林，在长满奇形怪状的人造植物和四处发光的奇幻世界中，游客可以与环境互动，甚至道路也会随着人们的行进变化斑斓色彩；游客带上3D眼镜乘坐“斑溪兽”飞翔在群山之间，随着景象的变化，可以感受到穿越瀑布时水雾的弥漫和穿过森林时香气的飘动[6]。

4 虚拟现实交互环境设计的原则

数字化时代设计师能够随心创建跨越时空的虚拟世界，人们在这个数字营造的非现实世界中自由穿梭、浸入其中，“人—环境—机器”合为一体。创建能够使人声临其境的虚拟交互环境需要系统的设计原则。

1）主题故事性。打造沉浸式虚拟交互环境，突破虚拟和现实的界限，首先要赋予环境主题故事性，例如哈利波特主题乐园和阿凡达主题乐园，围绕一个主题故事，再现故事情节、环境，游客身处逼真的环境中，仿佛自己就是魔法世界和潘多拉星球中的一员。人们在这些场景中认识和重塑自我，与虚拟世界产生紧密的联系。

2）艺术加工性。虚拟现实的创想性决定了虚拟交互环境设计要经过艺术加工才能呈现超现实感的虚拟世界。在虚拟世界中人能够突破生理极限，所想即所得，仿佛具备超人类的能力，这些都需要对设计进行艺术加工。在TEAMLAB团队设计的展览中，游客可以感受花开花落，光阴流转，见证时间的流动[7]。

3）智能互联性。数字化时代背景下，技术迭代、万物互联，互联模式逐渐改变了人们的生活方式，他们追求个性化、灵活多变的智能环境。美国日用品连锁店劳氏公司开发的一款VR家装体验软件，用户佩戴上定制的控制器后能体验到相应的物品重量，在使用设备进行虚拟装修时，能够感受到实际设备使用时的震动感和味道，通过软件将视觉、嗅觉和触觉互联。数字媒体和现实结合，不止是使用单一的智能家具，而是希望物体智能化并且是相互关联的，也就是人与人、人与机器、机器与机器之间联合，人们通过指令能够改变环境，使环境适应人的需求，实现智能化、沉浸化、交互化的环境体验。

5 结束语

2019年被称为5G信息技术元年，人工智能、物联网、智能云等技术都将在未来几年里有新的发展突破，虚拟现实技术和交互设计也将为环境设计带来巨大颠覆。设计师通过虚拟交互设计满足人们的精神需求，能够很大程度地突破时空的局限性，发挥创造性，用设计手法表现艺术与科技融合之美。他们需要转变传统环境设计行为和思维方式，时刻关注技术的革新更迭，合理运用设计原则，平衡技术、设计思维、设计三者的关系，以用户体验感为核心准则，使用户从情感到审美得以满足，与此同时，环境设计师肩负着平衡“人—社会—自然—科技”之间关系的重要责任，以应对未来虚拟环境下人类社会发展和虚拟世界体系的道德、伦理等矛盾。