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摘要：文章首先对沉浸式虚拟现实交互技术进行了概述，然后分析了沉浸式虚拟现实交互技术在艺术设计 专业教学中应用的要点，最后论述了沉浸式虚拟现实交互技术在艺术设计专业教学中应用的实践。
关键词：艺术设计专业,沉浸式虚拟现实交互技术,信息技术
虚拟现实技术是以仿真系统为基础的一种技 术，它将很多的三维设计元素进行结合，构建出与真 实世界类似且更加优化的虚拟世界[1]。而沉浸式虚拟 现实交互技术则是在虚拟现实技术基础上发展而来 的，这项技术产生的信息不但能与周遭的所有实体 进行交互，还能与三维立体动态化信息进行交互。 教师将沉浸式虚拟现实交互技术应用到艺术设计 专业教学中，能够有效提升教学精度、拓展教学场 景，帮助学生真切感受实际设计应用的过程，从而提 升教学效果。
一、沉浸式虚拟现实交互技术概述
(一)内涵
在虚拟现实技术的基础上，为了突出沉浸式这一 特点，又出现了新型的技术，即交互体验技术，其也就 是现在常说的沉浸式虚拟现实交互技术。顾名思义， 这项技术最重要的就是“沉浸”两字，如果运用了这 种技术，体验者能够与虚拟空间里面的东西进行信 息的互动，这种信息互动会让体验者觉得十分具有 沉浸感，就好像一切都是真的一样。为了让体验者有 这种沉浸感，沉浸式虚拟现实交互技术需要不断进 行改善与优化。要想让沉浸感更加逼真，最重要的部 分就是交互[2]。假如处于虚拟空间里的体验者不能对 周边的所有一切有所感受，也就没有办法进行交互， 体验者本人就不会觉得有趣，反而会觉得枯燥乏味， 所以说交互是沉浸式虚拟现实交互技术最重要的部 分。另外，与真实世界不同，在虚拟空间里面，体验者 不会觉得他们是在与计算机进行交流，因为那些烦 琐的界面都消失了，而是直接和虚拟空间里面的一切进行对话，而且感知到体验者举动的虚拟空间也会 实时进行反馈，这就是沉浸式虚拟现实交互技术的关 键所在。
沉浸式虚拟现实交互技术之所以能够在短时间 内被人们接受与喜爱，最关键的原因就是拥有交互的 能力。否则，体验者在进入虚拟现实之后虽然能够看 到许多物体，可也只是看见而已，没有办法与之产生 任何联系，反而会给人一种乏味枯燥的感觉。沉浸式 虚拟现实交互和传统交互之间有很大的区别，后者的 目标通常都是达成某种任务，前者则是将自己融入其 中。当前的虚拟现实技术已经较为成熟，在不少虚拟 现实交互设计里面，如果朝前挥动双手，体验者马上 就会发现一双三维图像的手出现在面前，要么就是跟 真实世界一样，手里出现虚拟控制器[3]。体验者在进 行各种动作时，虚拟世界里的自己也会产生各种类似 的举动。例如，体验者在真实世界低头，虚拟世界里 立马就会发现自己数字化的身体也低下头 。这种交 互感可以让体验者拥有良好的体验，有特别强烈的代 入感，而这些是传统交互不具备的。所以说，虚拟现 实其实是重新塑造了一个体验者，尽管其出现的地方 仅仅是数字化的虚拟世界，可强烈的真实感让人觉得 十分真实。
(二)基本特征
1.集多种感知于一体的感官盛宴。人们对周遭一 切事物的认知都依靠感官，借此将自己与世界紧密联 系在一起，如果没有了感官，人们就没有办法对这个 世界进行正确的认知 。虚拟现实的目的就是仿造及 还原真实的世界，而且要让体验者在虚拟世界里觉得自己就是在真实世界里 。 因此，在进行虚拟现实创 作的时候，必须将人类的感知当成是最基础的部分 及最关键的环节。过去的交互技术因为科技不发达 等，所能做到的反馈仅限于视觉方面及听觉方面。但 随着科技不断发展，当前的沉浸式虚拟现实交互技 术在五感方面都能够进行实 时 反馈，这种强烈 的 沉浸感会让体验者在体验的过程中产生 自 己真的 到达了虚拟空间的感觉 。这样不但能够让虚拟现 实在艺术娱乐方面得到更多的运用，而且也 能 在 教育实践里面进行运用[4]，如在艺术设计专业教学 中，由于虚拟现实与真实现实几乎一样，且拥有可 重复性，故将其与教学进行融合，可以让教学精度 得到提升。
2.基于三维空间的全方位互动。过去的计算机交 互通常是体验者与计算机显示器在平面层面进行交 互，而虚拟现实里的交互则是体验者与三维全景空间进行交互。因此，利用沉浸式虚拟现实交互技术，能够 真正出现过去人们所想象的一幕，即足不出户就能够 进行全球旅行。 比如，The Climb 这款游戏(事实上是 一种虚拟攀岩游戏)就是将真实世界里的一切利用传 感器呈现到虚拟世界，这样体验者在体验这款游戏的时候，不但能够看到真实世界里的自然风光，也能够 直接体验攀岩的感受。
3.平行于现实的沉浸式体验。传统交互其实就是 体验者运用鼠标及键盘这些外在的工具与计算机进 行信息交流。而沉浸式虚拟现实交互技术能够让体 验者本人进入计算机世界。体验者在和虚拟世界进 行联系时，只需要利用控制手柄等设备就可以直接 进行信息交互[5]。体验者能够沉浸在虚拟现实里面， 所有的信息收集与交互都是在虚拟世界进行的。仿 真与沉浸是虚拟现实设计最关键的部分，虚拟现实 必须让体验者意识到其在虚拟世界见到的一切都是 真实存在的。 比如，《VR 敦煌》是我国十分有名且运 用了虚拟现实技术的作品，其先对我国莫高窟里面 的壁画进行数据采集，然后将数据运用传感器传输 到虚拟现实空间，如此可让体验者在进行体验的时 候能够切身体会到敦煌壁画的艺术风格，而且为了 增加体验的真实感与趣味性，在虚拟世界里面还有 语音介绍部分及互动关卡，能够让体验者在家里便 感受到我国文化的魅力，能最大限度地让现实与虚 拟融合在一起。
4.充满想象的自由表现形式。沉浸式虚拟现实交 互技术还有一个特点，那就是拥有无穷的想象性。虚 拟空间除了将真实世界进行还原，还能将那些未曾 出现在真实世界里的想象景象呈现出来，这些假想 的景象甚至包括与科学违背的情景 。沉浸式虚拟现 实交互技术也有这样的特性，只要是设计者能够想象 出来的信息交互，都能够被实现[6] 。 比如，过去在《黑 客帝国》里出现的违背科学合理性的躲避子弹，以 及《哈利·波特》里的各种魔法攻击，这些不合理的情 景都能在虚拟现实里展现出来。当然要想达到这种 效果，离不开设计者们的想象与设计，以及各种高科 技设备的辅助。但只要这些硬件设备能够配备齐全， 体验者就能够进入虚拟空间体验各种充满真实感 的过程 。不少学者觉得这就是虚拟现实技术最大的 价值，因为其能够最大限度地激发人类探索世界的 可能性。
(三)技术内核
1.多硬件交叉协作的复合构成。为了让虚拟世界 能够与真实世界更加相像，需要在其硬件辅助装置里 进行很多不同的设计，因为沉浸式虚拟现实交互技术 最大的特点就是感知性。 目前，较为常见的设计是头 戴式显示器，在当前来说，这也是支撑虚拟现实技术 的一个基础[7] 。当戴上头戴式显示器后，体验者就能 够将现实世界里面所有的视觉与听觉进行阻隔，这 样就能更容易沉浸在虚拟世界里，当然这种沉浸感 的好坏与头戴式显示器本身的质量也有一定的关 系。除了头戴式显示器，还会有其他的设计，如传感 器或体感装置，这些都能够给予体验者更多的感知 点。通常这类设计由许多的系统组成，如声音合成 器、电子现实系统、感觉反馈系统等，这些系统将体 验者与虚拟现实紧密联系在一起，充当了两者之间 的纽带。传感器应用的最终目的是让体验者能够直 接与计算机进行某种程度的互动，其工作原理就是将 体验者的信息收集起来，然后将其转化为计算机能 够接收的电子信号，最后再直接进行传递就可以了。 当前， 我们通常见到的传感器被称为运动追踪传感 器，这种传感器能够将体验者某刻的相关动作信息 全部进行捕捉，而接收到这些信息的计算机就能及 时在虚拟空间里面进行反馈，这种几乎同步的动作 会让体验者有极强的代入感[8] 。体感装置则与之完全 不同，一般其会直接由体验者穿戴，而发出指令的不再是人，而是计算机。体感设备在接收到计算机给予 的信号时，会产生实时反馈，对体验者的感官直接产 生刺激，从而更有真实感。
2.基于程序编写的数字化表现。沉浸式虚拟现 实交互技术具有特别强的体验性，其虽然属于某种技 术，但也属于艺术的范畴。事实上，虚拟世界里面所 有的画面生成、最后的呈现情况，以及装置的控制 等都不是直接能控制的，其随机性比较大，但有一 个共同的特点，那就是需要计算机程序的辅助，通俗 来说，就是需要大量的程序作为依托 。要想让虚拟 世界与现实世界之间真正有所联系，并在最终得到 与现实世界相差无二的虚拟体验，就绝对没有办法 绕开程序的编写 。在交互设计里面，最重要的依托 就是代码的编写，这是交互设计师需要的最重要的 工具。
二、沉浸式虚拟现实交互技术在艺术设计专业教 学中应用的要点
(一)虚拟教学资源库的开发
在当前的艺术设计专业教学中，教师培养该类 专业学生时，最重要的教学目标就是让学生能够成 为全面发展的人， 也就是在综合技能方面实现全面提 升，而不仅仅是在某一个技能方面得到提升。同时， 该类专业的学生应当拥有独立设计并完成项目的能 力，即不仅是把所有的设计在图纸上进行表现，还 需要将其与实践进行结合。 因此，教师要将沉浸式虚 拟现实交互技术与课堂教学进行融合， 重新整理出 当前教学要用到的一切资源[9]。这样在进行课堂教学 时，教师可以科学合理地进行教学，并将该项技术融 入其中，让学生能在教师设计出的虚拟世界里进行 实训，这能大大提高学生的动手能力，不会让学生眼 高手低。不仅如此，也能让学生更好地了解所有的设 计流程，让教学效果得到一定程度的提升。
(二)场景的构建
要想把沉浸式虚拟现实交互技术融入艺术设计 专业教学，最重要的部分就是构建场景。这不仅是指 将环境部分进行虚拟构建，也需要对设计流程进行构 建。 要想让学习者能够如实感受到氛围，就需要将产 品设计与实际场景进行结合。 通常在构建场景时，其 基础应是真实的工作流程，即教师要把真实的工作流 程以数据的形式传输到系统里面，从而让交互系统里 能出现真实的工作场景，这样学生就能真切感受到工作流程与实际运行的过程，进而更好地进行学习，提 高学习效率。
(三)信息技术的运用
当前，人们的日常生活里处处充斥着最新的信 息技术，将这些信息技术作用于交互式系统，可以增 强其交互性。因此，对于艺术设计专业教学来说，要 想科学、合理地应用沉浸式虚拟现实交互技术，就 要将信息技术与课堂教学结合在一起， 以便对学生 的实际情况进行实时反馈，这样学生在得到反馈后 能立即意识到 自 己的不足之处，随后可及时进行改 正，最终让教学的效率得以提升，教学目的也能更快 达成。
三、沉浸式虚拟现实交互技术在艺术设计专业教 学中应用的实践
(一)在数字媒体艺术设计专业中的应用
在众多艺术里面，与科学技术有着最紧密联系的 艺术就是数字媒体艺术，其是一种综合性艺术，不仅 包含了艺术方面的知识、人文方面的知识，还包含了 科学方面的知识。在当前能体现科学技术前沿的技 术中，沉浸式虚拟现实交互技术是其中一种，其可以 让体验者对相关作品产生沉浸式体验。在数字媒体 艺术中，数字游戏、数字动画都被包含在内[10]，以数字 技术作为依托，它们全部都拥有了属于自己的艺术 语言，不过其始终有一个共同点，就是拥有共同的艺 术美。随着交互技术的融入，数字媒体艺术涉及更多 的领域，如刚出现不久的 VR 游戏与 VR 电影等，这 些都能让人们拥有更多的沉浸体验，也让人们的想 象力得以真正在现实中体现。在学习数字插画设计 这门课程时，由于这门课程有许多的三维立体绘画， 而不少学生并没有较高的三维想象力，所以在进行 想象的时候会出现结构混乱的现象。基于这一点，谷 歌推出了 Tilt Brush，学生在运用了这款头盔之后，就 能够沉浸在虚拟环境中感受三维的作品。其中，还有 不少少见的绘画材料，与传统绘画工具比起来，融合 了虚拟技术的绘画工具能够让许多平常无法想象的 事情成为现实，因此里面的绘画材料还有星星、光线 等。教师将虚拟现实交互技术融入教学过程，不但可 让学生在学习方面具有更高的积极性，还能让学生 的创新思维与能力得到提升。
(二)在产品设计专业中的应用
产品设计专业通常涉及分析与研究设计学、艺术学等相关的专业知识及理论。在进行课程教学时，教 师通常需要对产品的方案进行展示，且以往在标注 与解释方面都是基于 2D 工程图及产品形状，将三 维渲染模型图打印出来，而之后的绘制及解读都不 是普通人可以胜任的，需要进行一定的训练，所以 对工程人员有很高的基本要求，而且图纸不能循环 利用，这就导致出现了浪费资源的问题，不符合我 国的环保节能理念[11] 。同时，这样绘制出来的图纸 质量的高低也不能确定，因为这与设计人员的专业 能力有很大的联系。过去这种模式不但没有取得较 高的解读效率，还耗费了大量的物力 。而三维模型 的出现则弥补了这些不足，在对设计意图进行解读 的时候会更容易进行解释，所以解读效率会得到提 升，不过也依旧有不足的地方，就是定义存在不规 范的问题，即要想解读一份完整的文件需要进行多 方面的参考 。尽管之前的 3D 打印模型可以将实物 的形态直接体现出来，且是等比例，但需要耗费很 长的时间，这不利于效率的提升 。而将数字产品模 型与沉浸式虚拟现实交互技术充分结合，能够更好 地对教学成果进行展示 。只要搭配上装备，学生不 光可以沉浸式地对产品模型进行多方位、多维度的 观察，还可以与计算机进行信息交互，观看三维动 画，了解到产品模型内部的组建，将产品的所有构 造及功能了解清楚 。使用这种交互技术，体验者能 真切感受到产品的所有特性与功能[12] 。不仅如此， 这种交互技术也会对学生产生积极影响。针对某些 特定课程，教师可以利用这种交互软件设计相应的 教学产品，这样当学生进入虚拟世界的时候，就可 以提前对需要上的课程里面出现的产品的各种性 能进行了解与认知，接下来在进行设计实践的时候 就能更容易完成。
(三)在环境艺术设计专业中的应用
环境艺术设计属于实用艺术，这里的环境是指 空间环境，而不拘泥于建筑室内，室外的空间环境也 包含在内。其主要工作是分析与研究材料、空间等方 面内容。当前，人们所在的时代已经是数字时代，从 设计图纸方面来看，从一开始的二维纸质转变到现 在的三维效果图，而且增加了特别多的感官体验，目 的就是让体验者能够有沉浸互动的感觉。近段时间， 沉浸式虚拟现实交互技术不断发展，在很多行业与 领域中都得到了运用，常见的有虚拟现实看房、电子沙盘等，该项技术的出现让我国的商业实现了蓬勃 发展。教师将这项技术与环境艺术设计专业结合起 来，能让课程教学得到优化与改善，让教学效率得到 有效提升。当然，在环境艺术设计专业里融合交互系 统时也有一些需要注意的地方，即二者之间一定要 有适配性与针对性。针对特定的课程，只有选择 VR 眼镜等配套的设备，才能让学生在虚拟世界里更好 地进行实践。概言之，将环境艺术设计专业需要的专 业知识，如施工工艺、空间流线等转化到虚拟世界 中，从而营造沉浸式学习氛围，可以让学生更好地学 习专业知识。
四、结语
利用沉浸式虚拟现实交互技术得到的虚拟世 界能够把许多看似抽象的东西进行形象化的呈现， 这样不但能够让艺术设计作品拥有更多的立体性， 且能让学生对于这门课程产生浓烈的兴趣，这样在以 后的学习过程中，学生学习的积极性将会有所提升。在 艺术设计专业教学中将这种技术进行融合，其实是一 种时代潮流，也能够让教学越发科学化和与时俱进，有 利于培养出更多与当前市场环境相适应的高端设计 人才。
参考文献：
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