虚拟数字展馆交互系统的设计

　　摘要：随着社会进步, 数字媒体技术已经完全融入人们的日常生活, 媒体交互方式使信息的传播变得有趣和生动。在阐述数字媒体技术展示功能的基础上, 以实际开发的某科技馆展示系统为例, 介绍Unity 3D、Flash等数字媒体技术在展馆交互系统设计与实现中的应用。其中, Unity 3D技术主要用于实现三维虚拟场景与数字展馆系统的交互, Flash技术主要将文字、图片、声音、动画、视频等融合在一起, 制作出高品质的动态效果。

　　关键词：虚拟数字展馆; 数字媒体技术; Unity 3D; Flash; 交互系统;

　　Abstract：With the progress of society, digital media technology has fully integrated into people's daily life. At the same time, it is also creating a new way of media interaction, making information dissemination interesting and vivid. On the basis of the exposition of the display function of digital media technology, the application of digital media technology such as Unity 3 D and Flash in the design and implementation of the interactive system of the exhibition hall is introduced; this is achieved using a demonstration system of a science and technology museum. Among them, Unity 3 D technology is mainly used to realize the interaction between 3 D virtual scene and digital Pavilion system. Flash technology mainly fuses text, pictures, sound, animation, and videos together, which produces high quality dynamic effect.

　　Keyword：virtual digital pavilion; digital media technology; unity 3D; Flash; interactive system;

　　随着数字媒体技术的发展, 传统的报纸、杂志、电视等媒体形式已经逐渐被新媒体形式所替代。过去, 安全知识教学公共系统往往是通过文字、图片进行说教式传播。这种形式让受众不能身临其境, 说教也显得苍白无力, 但是, 数字媒体技术的应用使得安全知识教学公共系统的传播方式变得更易于交流和沟通。如何更有效地吸引受众, 就需要在界面设计、响应方式、交互功能等各方面满足客户的心理需求。

　　展馆交互系统通过数字媒体技术实现虚拟场景实时渲染、设计用户界面、数字化展馆信息与虚拟场景交互、虚拟场景与数据库交互、网络功能, 实现文字、图片、声音、动画、视频、二维、三维效果相结合。从而使用户不再是被动接受, 而是主动与该产品产生交流与沟通。这种方式加深了人们对该产品的理解, 强化了人们的体验感, 让人们在欣赏、玩乐中学习知识[1]。

　　目前, 国内相关研究更多关注界面UI设计、交互方式设计的表现层面, 很少涉及数字媒体技术实现展馆交互系统的研究领域。国外相关文献也主要出现于计算机编程方面。在国外, 交互设计已在各大领域大量使用并日趋成熟[2]。Unity 3D是一种组件化游戏引擎, 具有开发效率高、运行稳定、用户界面良好等特点, 除了开发传统意义上的游戏外, 该引擎还广泛应用于各类基于场景的交互式虚拟系统开发, 包括场景可视化、实时三维动画展示、场景漫游、仪器教学培训等[3]。

　　1、系统设计与实现

　　该展馆交互系统采用多学科相互融合交叉研究的方法, 将相关学科内容进行了交叉研究, 把平面设计、UI设计、动画效果、交互方式等各个方面内容基于更广泛的艺术及技术领域联系中, 并在实证研究的基础上提出自己的见解[4]。

　　1.1、系统框架设计

　　与传统教条化的教学不同, 互动系统将根据需要, 模拟事件现场, 用户通过身临其境的交互体验, 能够加深印象, 对事件的危害和处理有更直观性的认识和掌握。如公益性的知识普及宣传, 从用户体验角度出发, 系统将提供更具冲击力的操作体验和画面效果, 让知识“深入人心”。项目内容分别是“吸烟与健康”、“传染病预防”、“家庭小药箱”、“用气安全”、“触电救助”等。从用户的角度分析需求互动系统体验的过程, 如图1所示。

图1 系统框架设计图

　　1.2 、功能模块实现

　　项目研究基于Unity 3D技术的三维交互功能, 配以Photoshop的图形图像技术, 以及Flash的优秀动画展示效果, 实现展馆交互系统。通过Flash实现前台效果, 使界面设计更加灵活、动画设计更为流畅。通过Unity3D实现交互功能, 使观访者能够用多种交互响应手段身临其境地感受展馆展示的科教、安全知识。

　　通过Flash软件设计制作总体介绍及带有图文解说的Flash动画, 通过具有震撼力的动画效果表现肺部健康、轻度受伤、中度受伤及严重受伤的状态, 让用户在操作中感受吸烟的危害。运用软硬件开发技术, 通过Unity3D、uniswf、socket实现动画的切换、摇杆事件接口。并将摇杆做成香烟的款式, 通过不同档位控制, 将人的肺部受伤效果动画在显示器中显示出来, 增加感官效果。

　　Unity3D的GUI游戏界面可以实现2D游戏的开发及帧动画。首先创建一个面对象, 程序的背景地图, 并且让摄像机面对着它;然后在背景上绘制图层, 仍然由面对象组成;最后动态更新每个面对象上的材质贴图就可以实现帧动画[5]。通过添加一个Play Animde C#脚本, 如图2、图3所示。

　　摇杆控制到下一档的时候关闭肺部健康动画, 播放肺部轻度受伤的动画:

图2 项目一结构展示

图3 项目一界面

　　采用转盘触发方式, 每块转盘对应其风景图案和名称说明。运用软硬件开发技术, 通过Unity3D、uniswf、socket、旋转开关、转盘实现四季动画的切换、转盘事件接口。可以令参观者识别出每一个季节, 当参观者转动到某一个季节区域处停下时, 展墙上的大屏幕液晶电视将会播放带有图文解说的Flash动画, 介绍该季节常见多发的传染病及其防治措施。

　　通过代码实现控制转盘的四个按钮, 分别播放春夏秋冬的四组动画, 如图4、图5所示。

图4 项目二结构展示

图5 项目二界面

　　在项目三的实现中采用大屏幕液晶电视上以互动多媒体方式播出的疾病症状, 然后选择根据屏幕上方的提示选择展台上的一个药瓶作为治疗该病的药物, 每个药瓶都代表着不同的药物。通过Flash完成总体介绍、六种药物图文、解说的动画及主界面, 以及通过Unity3D、uniswf等软硬件开发技术实现动画的切换、RFID感应开发, 如图6、图7所示。

图6 项目三主界面

图7 项目三分界面

　　项目四的实现通过操作改造的液化气灶, 对管道天然气安全使用知识进行系统介绍:包括天然气定义及特性、使用的基本条件、主要设施介绍、安全用气常识、燃气设施安装维修及保护, 燃气器具的安全使用, 事故防范, 事故案例等介绍。通过Flash软件实现总体介绍、图文、解说的动画、主界面、按钮, 以及通过软硬件开发技术 (代码同项目二) 实现动画的切换和旋转按钮接口, 如图8、图9所示。

图8 项目四结构展示

图9 项目四界面

　　项目五是触电救助演练, 中间是一个有明显触电特征的模特人, 周围设置多种生活常见的物品, 请观众选择正确的物品拨开触电人员, 如果选择错误, 手持的物品会发光, 模特人会发出惨叫并告知你也被电到了。通过Flash实现总体介绍、动画、解说动画、主界面及软硬件技术 (代码同项目一) 实现动画的切换、RFID感应, 如图10所示。

图10 项目五结构展示

　　2、分析讨论

　　展馆交互系统旨在通过形象生动的形式, 教提示人们生活中存在着许多实用的居家小窍门和值得人们掌握的健康小常识, 因为现代人每日起早贪黑, 为衣食住行的奔波, 这些内容鲜为人们所关注。该互动系统基于生活需要, 通过交互式学习方式, 提供给用户更好、更快掌握生活窍门和常备知识的平台。

　　在国内部分城市的各类展馆中, 已有较为广泛应用。如上海世博会期间的“网上世博”, 建造了一个虚拟的世博会现场, 供访客对部分场馆进行网络虚拟浏览;黄山风景区博物馆的电子书, 通过红外感应实现游客手势翻页欣赏黄山风景美图;各省市科技馆的科技作品交互性展示等;这些展示设计都是将当代最新科学技术与展示艺术手法相结合, 通过数字媒体的展示形式对展品进行系统地策划、设计和展示的过程[6]。

　　传统模式的展示设计已经在现有科学技术的光辉下渐渐暗淡。现今, 人们对单纯文字、图像等形式的展项不再感兴趣, 更希望能够身临其境地参与到展览内容中去。高速信息时代使得人们不再单纯满足图片的展览方式, 更不用说枯燥乏味的文字, 获取知识的耐心也一步步下降。一个快速发展的时代, 如何能够将知识寓教于乐中传播给大众, 应该是设计师们最大的目标[7]。

　　3、结论

　　目前, 数字展馆普通采用Unity 3D技术与Flash技术相结合, 将艺术手段和技术创新相结合, 把二维的酷炫动画和三维的交互方式相互融合, 实现数字媒体技术在展馆交互系统中的应用。

　　交互技术的发展使得观众与对象之间的关系悄然发生转变, 观众不再被动地接受信息, 参观对象也不再只是被欣赏和被观摩, 而是拥有一个可变的形态与观众互动, 它令参观的过程变得丰富多彩, 从而使参观变成时空体验和沟通交往。因此, 数字媒体技术下的交互性设计可以广泛应用于公共空间, 为各级科技馆和各类展示场馆提供更加生动的展示效果。

　　参考文献
　　[1]王岩.虚拟现实技术在数字媒体交互方式改善中的成功应用[J].数字技术与应用, 2014 (7) :71-71.
　　[2]易华.展示设计中数字媒体的交互性研究[D].长沙:湖南师范大学, 2011.
　　[3]倪乐波, 戚鹏, 遇丽娜, 等.Unity3D虚拟展示技术的研究与应用[J].数字技术与应用, 2010 (12) :54-55.
　　[4]王颖.基于数字媒体平台的视觉交互性应用研究的初探[J].科教文汇, 2013 (10) :92-93.
　　[5]宜雨松.Unity3D游戏开发[M].北京:人民邮电出版社, 2012.
　　[6]牛霞.虚拟现实在展示设计中的应用研究[D].西安:西北大学, 2014.
　　[7]李卉.数字媒体艺术的交互性在公共空间中的应用研究[D].合肥:合肥工业大学, 2011.