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    微美全息科學院:全息虛擬技術在現代展示設計中的應用

    來源:WiMi微美全息 更新日期:2022-01-12 作者:佚名

        將全息虛擬技術用于展示設計中,使原本無生命的靜物展示、圖文展示朝著更生動的方向發展,讓展覽館所具有的價值得到極大的提升,同時參觀者可以與相關的信息進行互動,根據自己的喜好針對不同的信息進行體驗,使展示設計能夠真正的為參觀者服務,帶給參觀者在生活中所難以體驗到的沉浸感。

        以當今科技發展的最前沿為視角,對于全息虛擬技術及其在展示設計中的應用進行分析研究,通過相關的模擬試驗闡述全息三維虛擬技術的基本原理。作為納斯達克上市企業“微美全息US.WIMI”旗下研究機構“微美全息科學院”的科學家們認為,對全息虛擬技術進行驗證,可以為全息虛擬技術在現代展示中的應用提供一定的意見支持。

        全息虛擬技術在未來的社會中將會是非常普及的技術應用,以下是微美全息科學院的科學與技術的融合性觀點,因此對全息虛擬技術在現代展示中的應用進行研究具有現實和理論的雙重意義。

        經濟全球化的浪潮促進了科學技術的發展與交流,也就使現代展示設計朝著更科技化的方向發展。展示設計在我國屬于一個高速發展中的行業,特別是在上海世博會之后,將信息技術應用于科技展示之中已經成為了一種潮流。

        全息三維投影技術帶給我們的不僅僅是在視覺上的體驗,更是一種精神上的滿足,它改變了現代展示的形式。將全息虛擬技術應用于展示設計之中,對于在展示過程中所呈現出來的視覺效果的提升,是其他形式所難以達到的。將全息虛擬技術與展覽館相結合,讓展覽館所具有的價值得到極大的提升,將會帶給參觀者在生活中所難以體驗到的沉浸感,同時也讓場館充滿了創意性與科技感。使人們感受到現實世界與虛擬世界的聯系,讓人們對于展覽的內容記憶更加深刻,因而對于展館內容的理解也更加全面。

        1、全息虛擬技術研究現狀

        通過對文獻的檢索以及查閱,可以發現針對于全息三維投影技術的研究較多,針對于現領域進行深入的研究,并且對于三維全息投影技術在這些書籍中都絲毫未涉及!缎旅襟w實驗藝術與設計》、《現代科技館展示理念與新型展示技術發展研究》等書籍中出現全息三維投影技術的相關概念,但是這些研究仍然沒有將全息三維投影技術作為主題性的方向進行探索,未對全息三維投影技術的重要性以及具體的運用手段從技術的角度進行闡述。從當今世界科技的發展方向來看,越來越多虛擬技術的產生和應用為全息三維投影技術應用于展示設計中提供了技術性的支持。國外非常多的公司已經針對全息三維投影技術進行了研究,在國內來說雖然有些企業已經進行了研究,但是由于時間較短,并沒有進行大規模的商用。

        2、全息虛擬技術分析

        2.1 全息虛擬技術原理

        通俗的來講,全息虛擬技術就是在我們的視線中營造出一個三維圖像,這種三維圖像與我們觀看3d電影時所佩戴的3d視覺有著代展示的研究也比較多,但是將全息虛擬技術用于現代展示中的研究數量則寥寥無幾[1-2]。在國外的一些研究中,涉及到對于展覽館的設計及建設方面的研究,主要書籍有(德)托伊費爾著《博物館、藝術館、展覽館展覽和陳列設計》、《新會縣展覽館的美術設計》、菲利普•托伊費爾編著《博物館、藝術館、展覽館展覽和陳列設計》、《展覽館展示陳列設計》,這些書籍的研究大都偏向于理論性的指導,沒有涉及到全息虛擬技術在現代展示中的運用內容!缎旅襟w實驗藝術與設計》、《現代科技展館的創新理念》、《展館研究論文集》等針對于全息三維投影與展示設計的融合進行了研究,但是這些研究也只是片段性的研究,僅僅闡述了全息虛擬技術在現代展示中的重要作用。

        在國內研究中,將全息技術引入到展館設計之中的論述并不是很多,《1999-2005年科學技術館報告》、《新展館學手冊》等比較深刻的對展館設計中的某一領域和具體細節進行了分析,但是卻未將展館的設計擴展到其他本質的區別,往往在觀看3d電影的時候需要佩戴紅藍光眼鏡,而紅藍光眼鏡的最主要功能就是過濾屏幕中的一些光線[3]。但是全息虛擬技術不需要使用其他的設備進行光線過濾,全息虛擬設備已經幫助人們把一部分光線轉換成人視覺可見的三維立體影像。僅僅有設備并不足以支撐全息虛擬技術的發展,還要借助一部分的后期影像制作,后期影像制作人員的主要工作就是為全息虛擬技術提供素材,比如在全息虛擬設備運行的過程中,人們所感受到的一些爆炸、洪水、懸崖都是后期制作人員來完成的。

        2.2 全息虛擬展示要素分析

        2.2.1 全息三維虛擬展示的受眾因素

        在大部分的建筑空間之中,人是最重要的環境感受者。在這個空間中,人是唯一的主體,人與人之間是要相互進行溝通的。對于展示環境來說,展示場所中的人與其他場所中的人有著一定的區別,人去展廳中的主要目的并非是去交流,而是進行信息的獲取,也稱之為信息的受眾[4]!笆鼙姟睆淖置嬉饬x上來看就是接受者,人就是在展示環境中的受眾,也就是信息的接受者,在展示過程中受到多種因素影響,所以在虛擬展示設計中我們必然需要去考慮這些影響因素。虛擬展示技術是一種新型的科學技術,這種科學技術剛剛普及,因此對于大部分的人來說都是比較有吸引力的,從這個意義上來講虛擬展示具有新奇、獨特的特點,而這種新奇、獨特的特點也是其讓受眾前來參展的主要動因之一。

        2.2.2 全息三維虛擬展示的環境因素

        對于虛擬信息展示來說,信息展示所需要的空間主要有兩種:一種是容納設備和參觀者的物理空間,一種是容納展示信息的虛擬空間[5]。物理空間為虛擬空間展示提供基礎的場所。物理空間是相對穩定的因素,一般情況下物理空間是指展示場館之中的界面、色彩、地面、裝飾材質、裝飾風格等不同的元素,這些元素在一般情況下很少會發生變化,僅僅是作為展示中的輔助因素而存在的,一般參展的人在勞累之后需要休息,為參展者創造一個穩定舒適的空間環境,這也是物理空間的作用之一。除了全息三維虛擬展示中的物理因素之外,對參觀者最具有影響力的是虛擬空間要素。虛擬空間要素與物理空間有著相當大的區別,三維虛擬展示中的元素是以虛擬場景的構建為主體而存在的,這些元素都是通過計算機模擬而產生的,虛擬展示的內容、形式以以將窗外的花鳥魚蟲和大海藍天搬到室內之中,讓我們享受到平時難以享受到的自由生活。但是目前全息虛擬技術還屬于新興行業,推廣到家用的成本比較高,在成本降低之后,對于家用來說是非?尚械腫12]。人們生活節奏的加快與城市資源的日益緊缺,使人們想要在較小的空間范圍內獲得更好的生活體驗,全息虛擬技術將會成為一種非常好的選擇。

        2.2.3 全息三維虛擬展示的情節因素

        每個人的經歷都是不同的,因而就導致了每個人的情感喜好、認知都有所差別,全息虛擬技術在展示的過程中不可能滿足所有人的需求,但是可以滿足大多數人的需求。虛擬展示在進行的過程中所展示出來的內容對于每個人的感官影響是不同的,產生差異的主要原因是由于人們對于生活情節的記憶以及生活情節的聯想是不同。全息虛擬展示也是一種藝術形式,每一種藝術形式都與現實有著一定的聯系,所以說同樣的內容展示出來帶給人的感受是不同的[7]。

        3、全息虛擬技術在展示設計中的應用

        3.1 展示空間中全息虛擬技術的應用案例

        法國著名的景點——肖維巖洞壁畫,就是運用了全息虛擬技術進行展示[8]。由于肖維巖洞壁畫具有非常強的線條感,利用全息虛擬技術展示的時候運用了透視法以及線條的明暗變化,對于巖畫中所出現的動物,更是運用了動態的展示方法,帶給參觀者以無限的視覺享受,人們在參觀的過程中無不驚嘆古人的智慧,全息虛擬技術使肖維巖洞壁畫以更生動的形式重現在人們的眼中。在2015年的春節聯歡晚會上,利用模塊化的舞臺,李宇春表演的《蜀繡》受到了大家的歡迎,這是在春晚舞臺上第一次使用全息投影技術。該舞臺全息投影技術在制作完成后,在產生立體空中幻像的同時,真實表演者可以與幻像產生互動,疊加背景舞臺的多媒體投影一起動態地完成表演,產生令人震撼的視覺效果[9]。近年來,全息投影技術也開始被應用到展會和展覽館中,如廣州車展上,一些品牌使用了全息投影展臺,吸引了參觀者的目光[10]。全息虛擬技術從上個世紀產生以來一直歸于沉寂,但隨著計算機科學的不斷發展全息虛擬技術有了更廣闊的應用和發展空間,在這個過程中由于科學家與藝術家之間不斷的溝通與交流,運用計算機技術和網絡技術讓藝術作品與觀眾之間的溝通更加暢通,使大眾對于藝術以及科學技術的認識更加深刻。

        3.2 全息虛擬技術的拓展應用

        對于人類來說,對未知的探索是人類得以進步的原動力,擴大人類的生存空間是其中最好的選擇之一[11],但是對于居住在地球上的人來說,將全息虛擬技術應用于生活之中,將極大的擴展我們生活的空間。

        3.2.1 利用全息投影拓展室內空間

        將全息投影技術用于居住空間之中,可以將窗外的花鳥魚蟲和大海藍天搬到室內之中,讓我們享受到平時難以享受到的自由生活。但是目前全息虛擬技術還屬于新興行業,推廣到家用的成本比較高,在成本降低之后,對于家用來說是非?尚械腫12]。人們生活節奏的加快與城市資源的日益緊缺,使人們想要在較小的空間范圍內獲得更好的生活體驗,全息虛擬技術將會成為一種非常好的選擇。

        3.2.2 利用全息技術拓展智慧生活

        智慧家庭的概念早已被產業界所提出,其主要目的是希望利用當今世界先進的計算機技術為家庭提供一個更舒適的居住空間[13]。隨著時代和科技的發展,人們對物質層面的智能化已經不再那么強調,更注重的是精神層面的因素。全息化智慧生活逐步走進人們的視野,在未來,全息旅行、全息醫療、教育等等都會注入到智慧家庭生活之中,以此帶給人更多的舒適感和便利感。

        3.2.3 利用全息技術拓展軍事應用

        對于現代軍事技術的發展來說,傳統的技術手段已經難以滿足軍事技術快速發展的需求,二維顯示技術在軍事運用中已經成為一種逐步被替代的技術,全息投影技術所擁有的圖形立體感高和仿真程度高等技術優勢可以充分滿足現代軍事戰爭發展的需求,目前全息虛擬技術在軍事中主要有戰場環境仿真、幻覺武器、軍用視覺偽裝等多種形式[14]。

        4、全息虛擬技術試驗研究

        4.1 試驗原理

        該試驗目的是制作一個小型的全息虛擬三維道具,來模擬并論證目前展覽展示場館中所應用的技術以及可實行度,該試驗利用自制特殊視頻源文件、全息反射膜、4個半透特殊玻璃對光線進行反射和折射,讓虛擬圖形在全息膜載體上進行呈現,呈現畫面為虛幻影像,畫面進入眼簾后呈現出360度立體畫面。視頻源文件利用After Effect、Premiere軟件進行設計編輯,處理出的視頻文件分別有上下左右四個畫面,對同一虛擬物體進行全三維信息模擬,該物體需要進行全三維模型編輯并執行動作渲染,形成連貫的動作視頻畫面。處理后視頻文件同時播放,并在全息膜上各自對應呈現虛擬面,最終實現全息虛擬動態形象。

        4.2 材料準備與試驗過程

        在試驗前需要根據最終呈現效果的面積大小進行材料選擇,并確定播放源和源文件,播放源可以選擇電視、電腦顯示器、IPAD或手機。源文件需要確實虛擬物體,例如虛擬地球,另外需要準備全息膜和工程塑料透明玻璃板數張。經過試驗得出在過程中需要注意如下事項:

        ① 確定制作呈現模型的大小,以及確定框架大小用以支撐播放平臺。試驗最后圖像虛擬接受面,即制作的透明玻璃板,分別用1、2、3、4四個面搭建成錐形體,視頻源畫面經過該錐形體發射和折射后進入觀察者眼界,每一面視頻源文件需正好與錐形面覆蓋,使四個錐形面同時接受畫面。錐形面斜角面需與底面呈45度角,且錐形面需為等邊三角形。在制作過程中總結發現:在制作接受畫面的錐形體時,六等錐出現的虛擬畫面最為精準,三角錐在圖像呈現時有稍許變形,而六等錐可以無死角地讓觀察者看到清晰完整的全息圖像。

        ② 錐形體的制作。用透明玻璃根據呈現畫面的大小進行裁切,定位出三塊等大的玻璃或者有機玻璃,外貼全息膜,再用工程玻璃膠或者不干膠逐步粘結成金字塔形狀。視頻播放源有兩種放置辦法——下置和上置。這兩種放置辦法同樣都要讓錐形體的金字塔尖對著視頻播放源。上置時視頻播放源需考慮用支架固定,這兩種方式分別有各自的優勢和劣勢:上置視頻源,觀察者低視效果最佳,這樣視頻源不會出現在觀察者眼中,只會出現全息虛擬畫面,該試驗采取視頻上置。下置視頻源,觀察者需仰視效果最佳。這樣就要求,整個模型需要抬高到一定程度,最好是在觀察者視線之上。這樣觀察者只能看到錐形體內出現的虛擬畫面,而視頻源文件不會對視線進行干擾。

        ③ 錐形體四個面需要正切四個視頻源文件,視頻源文件制作需要注意背景干擾問題。首選為突出虛擬物體形象,背景為黑色較為適宜。在視頻制作過程中常用制作軟件為Premiere、After Effect、MMD、3Dmax\Maya,首先需要利用三維軟件3Dmax或Maya進行虛擬模型的制作,該模型需要全三維體,利用軟件自帶材質進行貼圖并進行動畫關鍵幀的設置,最終執行渲染動畫,在動畫渲染過程中需要分別渲染上下左右四個視圖動畫文件,即360度全文件。再利用MMD及AE或Premiere軟件進行格式轉換,將模型渲染出來的多個視頻文件轉換成一條全視頻文件,這個視頻文件即最終播放視頻的源文件。該試驗屬于全息虛擬的一種方式,也是目前相對比較簡易的一種方式,在某種意義上他是一種偽全息影像的呈現,因為它是利用人眼的視錯覺,主動進行畫面的鏈接識別[15-17]。在投影中其實視頻源文件還是二維畫面,只是四個面同時呈現,任何角度都可以出現,試驗驗證最終全息虛擬轉動地球效果[18,19]。

        5、結語

        對于人類來說,每個歷史階段中都有不同的技術產生,這些技術對我們整個社會的進步有著不同的影響。展示設計的技術手段進步與整個社會的進步有著密切的關系,因為展示設計需要運用到不同學科的內容,將不同學科的內容融為一體才是展示設計的最終目的。在展示設計中運用全息虛擬技術,將會使展示的形式變得多姿多彩。我們的世界不僅僅是技術的不斷革新,在潛移默化中藝術也在不斷的產生著變化,數字化的進程對于每一個行業的影響都是深遠的,將全息虛擬技術應用于現代展示設計之中,展示設計所具有的審美價值和藝術價值都會得到完整的體現。研究以展示設計為基礎,結合全息虛擬技術的應用,針對受眾的行為心理因素進行全面的分析,文章在大量案例的基礎上針對虛擬展示中常見的構成要素以及應用要素之間的關聯進行陳述,針對全息虛擬技術的應用進行全面的解讀。

        ① 對于全息虛擬技術在展示中的應用,我們不僅僅應當從技術的角度進行研究,還應當針對展示藝術的發展趨勢進行研究,利用全息虛擬展示技術所營造出來的虛擬空間和沉浸感來提升展示的效果。全息虛擬技術與現代展示的融合才剛剛起步,在未來全息虛擬技術與現代展示之間的結合必將更加緊密。

        ② 對于科學技術的發展來說,都要保證“以人為本,技術為人類服務”的原則,不管技術發展到如何的階段,我們都不能脫離這個基本的原則,只有把受眾的體驗放在首位,才能使展示設計朝著更積極的方向發展。

        對于全息虛擬技術來說,這是一個新興而又有歷史性的課題,全息虛擬技術涉及到不同的學科,如光學、物理學、心理學、傳播學、計算機科學等,具有非常強的跨學科性。目前大部分的研究還僅僅停留在理論研究層面,未來應對其進行更加深入的研究,使展示設計向著更積極的方向發展。

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