虚拟现实应用毕业论文

关于虚拟现实的科技论文1500字篇二 医学虚拟现实技术研究 【摘要】医学虚拟现实技术(MedicalVirtual Reality Technology)，作为一门新兴学科目前正在逐步形成之中，它是集医学，生物力学，机械学，材料学，计算机图形学，计算机视觉，数学分析，机械力学机器人等多学科为一体的新型交叉研究领域。而医学虚拟现实技术是一种悄然进入医疗教育领域的全新技术策略，它势将为未来医疗技术的发展提供了更为广泛的前景。 【关键词】数据过滤;数据转换;虚拟视觉环境显示;立体影像 Abstract：Medical Virtual Reality Technology(Medical Virtual RealityTechnology)，as an emerging discipline is now being gradually isa new multi-disciplinary field of cross-over study with aspects in medicine，biomechanics，mechanics，materials science，computer graphics，computer vision，robotics，and mathematical medical virtual reality technology isprogressively becoming an essential part the medical is an importantfield that will lead to the discovery of new medical technology. Keywords：data filtering;data conversion;VIVED;stereo image 1.虚拟视觉环境显示(Virtual Visual Environment Display-VIVED) 由美国宇航局约翰逊宇航中心(JSC)等部门，使用虚拟现实技术为人们提供了一个别出心裁的医学教育策略。它集成了所有囊括人类颅骨和心脏的虚拟现实技术，为人们提供了与其他多媒体(音频、视频等)的交互能力[1]。 2.虚拟手术(Virtual Surgery) 作为医学虚拟现实技术领域正在发展起来的一个研究方向，其目的是利用各种医学影像数据，采用虚拟现实技术，在计算机中建立一个摸拟环境，医生借助虚拟环境中信息进行手术计划制定，手术演练，手术教学，手术技能训练，术中引导手术，术后康复等工作，虚拟手术充分体现虚拟现实作为计算机图形学在医学治疗过程的作用。 3.硬件 一台由Silicon Graphics公司生产的Reality Engine计算机，被用来打开计算轴向体层摄影术(CAT/CT)和磁共振成像切片，放入三维容积图像和可产生身体"飞行"观察效果的电影中。在具有16M内存的Macintosh IICX计算机上观看最终的3D图像。之所以先择Mac是因为它的性价比和音像都优于同类PC，另外它在北美各学校系统被广泛使用，可以说它是桌面多媒体的领跑者，并且有各种各样的软件和硬件支持它。而VR电影可以存储在硬盘上，或转移到CD上，并通过红蓝眼镜观看。它也可以使用虚拟现实头戴式显示器(HMD)或双目全方位显示器(臂架系统)查看。最终图像可以存储在CD-ROM或激光视盘上。 4.软件 文件转换和数据准备 加尔维斯顿提供的厚度为的人类头骨CAT/CT切片和心脏的MRI的切片被用于创建3D图像。在对头骨的CT扫描过程中要经过一个泡沫带，因此会有一些无用数据被生成。颅骨扫描的结果是生成一个数据集，其中有超过120片通过颅骨，60片通过下颌骨(下巴)，而心脏的MRI扫描可导出200片的数据集。将医学分会创建的数据文件，送至IGOAL公司(集成显卡，操作和分析实验室)。在那里进行扫描和筛选，去除无关数据，且尽可能不丢失任何重要信息。IGOAL公司开发出一种名为“Ctimager”的工具，用于阈值计算，从而把切片中不需要的噪声和无关数据去掉。 数据过滤和体数据转换为多边形数据 使用被IGOAL称为“dispfly”的开发工具，在稍后可将转换大量的数据直接由计算机显示出来。此工具用于多个过滤算法准备CT和磁共振成像数据转换为多边形的窗体。解剖模型是基于移动的多维数据集算法生成的。滤波处理通常包括阈值化的数据，以消除大部分噪声的。一个低通滤波器被用于最小化，将产生一个不规则的表面凹凸不平，当输入到算法中的高频噪声。这个过程产生相对平滑的表面，其近似扫描样品，并减少产生的噪声的多边形数量。一个独特的过滤器对心脏数据仅平滑扫描之间的数据创建，是不需要其他的过滤[2]。由于心脏和颅骨有大量的数据集切片，几种模式被建立，其中每一个代表一个少量切片。一个网格算法，“meshit”，后来发展到提高显示性能。这种算法转换成高效条状的三角形的原始集合。平均超过100三角形组成每个三角形条带。。 产生立体图像 建成模型后，立体声序列被渲染。IGOAL公司开发了一种名为OOM(面向对象操纵器)工具，用来把经过渲染的每一帧存储到磁盘上，这些图像用红色和蓝色的色彩分离为代表的立体图像。一旦这些序列被记录到磁盘上，数据的格式就被转换成格式，全彩色图像序列的按非立体观看转移到Mac上。 立体影像及多媒体 对Mac图像进行编辑，以产生所希望的效果，如数字化的尸体覆盖或插入文本描述什么正在被观看。使用Apple的QuickTime扩展，图像被转换为QuickTime电影动画在Mac上。 5.结论 CT扫描头骨的医疗图像，由Macintosh计算机通过处理头盔显示器或臂式系统的信息，最终生成高质量VR图像。目前科学家正试图用磁共振的成像数据生成了一个心脏VR模型。 初步结果显示，可以使用这种类型的成像数据开发出高分辨率模型。而为了保持高质量VR成像目标，大量的数据是用帧序列来描述的，由此会产生一些问题。为了缓解这个问题，科学家们正在探讨替代的硬件和软件解决方案。 另一个问题是该技术针对HMD的显示系统。为保持一个高品质的虚拟现实体验，液晶显示器对分辨率没有要求。在CRT显示器在多种教育平台上都可以满足分辨率的要求，但是成本过高。外科手术模拟可能成为例程，尤其是在制定综复杂和罕见的手术方案时。 6.在VIVED的应用和研究现状 当前的研究，强调创建一个高分辨率的人体虚拟现实模拟器用于教育目的的重要性。而应用这项技术必须充分理解其复杂的三维关系，如在下面的领域：解剖学教育，各类机械设备，生化，病理学研究，外科医生，模拟整形外科和利用内窥镜培训外科医生等。 7.其他应用程序 随着医学虚拟现实技术的发展，新的教育解决方案和策略如雨后春笋般不断出台。如北卡罗莱纳大学教堂山分校利用超声波，MRI和X射线创建的动态影像放射治疗的“预测”模型。达特茅斯医学院创造出人脸和下肢的数学模型，用于研究外科手术的效果评估。绿叶医疗系统在帕洛阿尔托开发出“EVAL”和“手套健谈”系统，作为实现“评估和演示”系统。使用传感器做衬里的数据手套和数据西装获取更大的使用范围，对运动损伤和残疾病人进行行之有效的损伤程度度量。“手套健谈”是帮助病人康复的数据手套的手语装置，让人无需发声(中风或脑性麻痹患者)，仅使用计算机能够理解的手势。而使用头盔显示器使得需要康复的病人可以重新学习，如开关门，行走，点或转身的行为[3]。 8.结语 将CT扫描的头骨医学图像在Macintosh电脑上使用一个头盔显示器或臂架系统便可生成高质量的VR图像。目前科学家们正在开发根据磁共振成像数据生成心脏的VR模型。初步的研究结果表明，高分辨率模型可以使用这种方法的成像数据技术来实现。要想维持高质量虚拟现实的目标成像，必须适当调整“飞穿”的帧序列的数据量。而其它文明拟定的硬件和软件解决方案也正是为了探索缓解这一问题。再有就是该技术是针对HMD的显示系统技术。因为在各种医学教育平台中，LCD显示屏不涉及维持高质量的虚拟现实问题，而要实现高分辨率CRT显示器的成本又太高。 参考文献 [1]"NASA TECHNOLOGY TRANSFER Commercial Applications of Aerospace Technology"，National Aeronautics and Space Administration，Technology Applications. [2]Porter，Stephen，"Virtual Reality"，Computer Graphics World，(March，1992)，42-54. [3]Sprague，Laurie A.，Bell，Brad，Sullivan，Tim，and Voss，Mark，"Virtural Reality In Medical Education and Assessment"，Technology 2003，December 1993. 通讯作者：娄岩。 看了“关于虚拟现实的科技论文1500字”的人还看： 1. 大学科技论文2000字 2. vr技术论文2000字 3. vr虚拟现实技术论文 4. 计算机仿真技术论文范文 5. 虚拟与现实作文800字

虚拟现实技术,又称灵境技术,是以交互性、沉浸性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面,是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术。下面是我为大家精心推荐的关于虚拟现实的科技论文2000字，希望能够对您有所帮助。

电视传播与虚拟现实建构

摘要：电视不仅反映社会现实，也参与了现实世界的建构。传媒的市场化使受众成为电视媒介内容生产的积极参与者，目标受众与有较强影响力的受众之间内容需求的不平衡，使电视的信息传播在内容和表现形式上都向后者倾斜，《乡村发现》的城市受众导向，建构了农村社会生活虚拟现实和刻板农民形象。

关键词：电视;传播;虚拟现实;受众

中图分类号：文献标识码：A文章编号：1003-949X(2007)-01-0045-03

媒介及讯息，大众传播的理想模式是忠实且有效地反映社会现实，从而实现传播的社会监测、整合等功能，然而大众传播从业人员的知识结构和价值观也将在不同程度上对信息传输过程施加影响，信息的衰减与错位在大众传播中往往在所难免。法国后现代主义作家尚・布希亚就指出，大众传媒，尤其是像电视这样的电子传媒的出现，改变了我们生活最基本的性质，电视不单单是把世界“展现”在我们面前，还日益在界定着我们实际生活于其中的这个世界①。虚拟现实在一定程度上并非是不可接受的，比如超级女声的出现，其含义已经超越了竞赛本身，联系着投票者、观众、传媒批评人以及其他将个人言论参与其中并在不同程度上改变事件进程的人。布希亚认为，在传媒无所不能的时代，一种由人们的行为和传媒图像所共同建构的新的现实，即虚拟现实，正在出现。这个虚拟现实是由幻象构筑的，这种幻象是一些只能由其他图像赋予意义的图像，由此不具备在“外部现实”中存在的基础，然而超级女声的出现可能需要在一定程度上修改布希亚的理念，因为超级女声在全民参与的过程中，其虚拟现实正在日益成为现实的一部分或者全部。只是超级女声与本文所述不同之处在于，前者的悬念本身就具备了结局被改写的可能，其娱乐属性也可以容纳虚拟现实成为现实的一部分。但电视对农节目的使命相对严肃客观，是否对农村生活和农民形象进行全面且客观的反映，将直接影响到对农政策及其他人群的评价甚至对农政策的制定，因此，全息摄影方式的反映农村现实更为重要。然而除了大众传媒本身就具备的虚拟现实建构的可能性之外，现代传媒市场的竞争使得在传播过程中受众需求上升，受众更为积极的参与媒介内容生产之中。由于目标受众和更有影响力的受众之间的内容需求不平衡，导致对农节目内容生产向后者倾斜，电视传播对虚拟现实的建构进一步深化。

一、传者中心论的沦落与受众中心论的崛起

纵观传播社会学发展史，早期研究者多取“传者中心论”的范式，而这种范式切断了传者与受众的有机联系，将传者视为一个封闭的本体来研究。随着时代社会的发展，“传者中心论”的理沦范式无力面对“新问题”，因而其衰落不可避免。二十世纪五十年代以后，传播学接纳相关学科的理沦成果如霍夫兰的“个人差异论”、费斯汀格的“认知失调”理论及赖利夫妇的“社会范畴沦”等等，受众在传播活动中的重要性渐为世人所重。1956年，我国著名的学者王中提出了“读者需要论”。但此类研究不久便因受到严厉的批判而停滞。在我国真正重视受众是党的十四大召开后。时至今日，“受众中心论”已取代昔日的“传播中心论”而居优势地位。李良荣在九十年代末就曾指出：受众是“媒介的积极参与者”②。这一论点是对王中 “读者需要论”的延伸和拓展，具有重要的现实意义。受众对大众传媒如此规定，意味着传播信息在本文和接受的“两极”中完成，其价值乃至存在的意义，在更大程度上取决于受众的“阅读”过程中。因而必须重视受众的本体研究。其主要内容应有受众的人口学特征、文化特征、心理特征等内部因素以及文体特点、接受情境等外部因素。

同时，电视本身的经济属性也使得电视节目的生产与流通进一步市场化，对于大部分市场化运作的电视台和电视节目而言，对电视受众的研究与满足在很大程度上决定了电视台和电视节目的竞争力甚至节目的存亡。电视这一传播工具虽具现代性，但它和人类其他传播手段比如语言、姿势和表情一样是在人类的生产活动中产生，并且有效地促进了人类物质文明和精神文明的生产和再生产。因此电视是具有经济属性的，在许多国家，电视媒介具有双重属性，既是信息生产和传递主体又是社会公器，随着传媒改制，电视媒介开始担负多重角色，一半是舆论机构一半是经济实体，前者必须做到保持其独立性，以保证对社会责任的基本担当，最终实现其对公正与客观的终极追求。后者允许其参与社会交换，而且从传媒自身的角度来分析，所有的媒介组织都是可以进行经营活动的，而且往往获得十分理想的经营收入。这就是说.媒介组织是一个以生产信息产品为主要任务的经济实体。作为现代传媒的电视，不管是外国，还是我们中国，世界上许多国家的电视台都有自己的经营收入，其中有相当数量的电视台的经营收入都越过了所在国的一些大企业③。段京肃在《社会关系的变化与信息传播权利的转移》中指出，近20多年来，我国经济体制改革和政治体制改革中所引发的社会关系的变化，对大众传播事业体制的改革表现出了积极推动的态势，原先高度集中的信息占有权和信息传播权发生了横向的转移，拥有这些权利的社会阶层开始多元化。在媒体产业化经营不断推向深入的今天，电视与受众之间的互动，已经逐渐由过去的传媒垄断型互动过渡到受众主导型互动，换言之，这种互动关系已经演变成媒介权力与受众注意力资源和认可度之间的互动，于是媒介权利的实现，有赖于将受众的注意力资源和对媒介的认可与既有和潜在的广告投放主体成功互动的实现。以湖南卫视为例，该电视台在节目生产之前都要进行大量的以受众研究为主的可行性分析和节目推广论证，节目生产过程中通过收视率和市场份额等节目影响力指标严格考核并进行排序，而节目影响力指标一般将直接决定节目广告收入。相比2005年，去年湖南卫视的观众构成具有以下明显特点：女性观众比重增长，观众年龄构成呈现两端弱、中间强的特点：即14岁以上少年观众、55岁以上，尤其是65岁以上观众比例出现下降;而15至54岁各年龄层的主流观众的比重增加，其中25至34岁青年观众比重涨幅超过10%。高学历观众比重增长迅速，大学文化程度以上观众比例较去年同期增长。

尽管湖南卫视主体受众中中学以上文化程度的占了多数，但大学以上文化程度的受众正呈上升趋势，并且由于高学历人群的文化资本等积累往往使其获得更高的职位地位，购买力也相对较强，因此也是湖南卫视极力争取的目标受众。而《乡村发现》的主体受众基本上以中学文化程度受众为主，大学以上文化程度人群既不在《乡村发现》目标受众群范围之内，从收视实际情况来看，大学以上文化程度人群也基本上在《乡村发现》缺位。因此，尽管《乡村发现》的收视率和市场份额在全台的排名上有一定竞争力，但其目标受众的购买力却相对有限。

三、城市受众的影响力与对农电视节目内容生产

哈贝马斯曾分析了18世纪初开始的传媒发展过程，描述了公共领域的出现及其衰退的轨迹。他指出公共领域类似一种公众进行辩论的竞技场，人们可以在这里就关心的问题进行讨论并达成一定的意见。但是大众传媒和文化产业的发展在很大程度上是公共领域变得徒有其表，在国会和媒体上，政治更类似于“舞台表演”，而舆论更多是被诸如广告等传媒操纵和控制的产物④。吉登斯的忧虑不无道理，但传媒本身有时候并非永远处于操纵地位，随着传媒市场化不断推进，越来越多的大众媒介的生存开始受制于广告，大众媒介的市场影响力，取决于将受众的注意力资源出卖给广告主，实现受众注意力资源的第二次“售卖”。而大众媒介的市场影响力不仅取决于受众规模，更取决于受众质量。主流媒介所拥有的受众，在质量上应该是社会行动最强的一群人，抓到上游文化的这群人，你就可以覆盖中游文化和下游文化的人⑤，在包括湖南卫视在内的中国电视市场广告投放序列中，面向农村受众诸如农机和利润率较低的的商品基本上处于边缘位置，因此城市受众对于包括《乡村发现》在内的对农电视节目更具影响力。当前城市受众的审美倾向直接表现为都市化和娱乐化，因此〈乡村发现〉的节目趣味性较强，娱乐元素较为丰富，在一定程度上满足了城市受众和农村受众的娱乐和休闲需求，但在对农政策解读和科教、致富信息服务方面就稍显弱势，无法满足农村受众对这类信息的迫切需求。大部分农村受众依然对新闻类节目比较感兴趣，社会急剧变迁的时代里，农民的信息援助应更多体现在对社会形势的了解，对农政策的明晰这一宏观层面和对科教致富或者具体到天气预报等服务类信息方面，但《乡村发现》当前此类信息的发布远不能满足农村受众的实际需求。

四、农村虚拟现实建构与农民刻板印象的生成

节目风格娱乐化本身并不构成农村虚拟现实的建构，但是娱乐元素占据首要地位的节目内容生产却能赋予外界对农村社会生活的另一种想象。《乡村发现》的日常节目设置主要以农民生活中的新鲜事物和生活趣味为主，不定期举行的活动也是主要以强调视觉听觉刺激的选秀活动比如“寻找美丽村姑”等活动为主。此类活动在一定程度上丰富了农村文化生活，激发了农村受众对美和善的追求，但一旦“寻找美丽村姑”这类活动成为电视节目的主流，则更深层次的农村现实便被忽略了。当前农村的实际人口构成状况可以用“386199部队”来形容，意指由于大量农民外出务工，农村留守人口中主要以女性、儿童和老年为主，甚至在大部分农村，“村姑”也已经不多，有一定劳动能力的青年女性外出务工已成普遍趋势。在这一趋势的出现，是由于农民从土地获得的利润已经比较薄弱，于是离开土地寻找非农工作机会，而在外出务工过程中，其劳动权益、生活状况以及城市边缘人的身份问题也需要更多的社会关注。《乡村发现》作为一档相对专业的反映农村农民生活的节目，在应该着力反映的农村社会现实中着墨不多，实际上是基于城市受众信息偏好而对农村农民现实状况进行过滤，从而在节目中建构了一个相对平面化的一维视角下的农村生活，建构了展现给城市受众的虚拟现实，同时也对非农观众塑造了农民群体的刻板印象。刻板印象指的是人们对某一类人或事物所产生的比较固定、概括而笼统的看法，这是我们在认识他人时经常出现的一种相当普遍的现象，刻板印象的生成，主要是由于在人际交往中，因为地域、时间和精力等原因，无法和某个群体中的每一成员进行深入交往，或者只能通过某种媒介进行间接交往与了解，因此，人们只能由部分推至全部，由人们所接触到的部分去推知这个群体的全貌。刻板印象一旦形成就很难改变，媒介的反复描摹也会强化这一印象，在对《乡村发现》的城市受众采访过程中就不难发现，部分城市受众就由此得出农村生活比城市生活轻松有趣，农民生活闲适，无忧无虑的印象。这一刻板印象的生成，无助于弥合城乡文化堕距，加强城乡之间理解与沟通。

五、探寻电视对农节目应有功能

关于大众传播的应有功能，施拉姆从政治功能、经济功能和一般社会功能三个方面进行了总结，他既肯定了大众传播的一般社会功能中的娱乐功能，也指出了大众传播的政治功能中应有监测社会运行的内容，在一般社会功能中协调公众的了解和意愿，行使社会控制，向社会的新成员传递社会规范合作化用的规定等。当前电视频道以及电视节目的分众化趋势使得不同的传媒承担的主体功能有所区别，比如娱乐频道、电影频道的出现就满足了传播媒介提供专门化信息服务的需求，包括《乡村发现》在内的对农电视节目的出现，也为农村受众获取专有信息，为其他人群了解农民和农村生活面貌提供了平台，因此也能在更深层次上反映社会现实，但是在实际操作过程中，一方面电视传播对虚拟现实的构建不可避免，另一方面节目生存压力始终存在，因此，在满足相对购买力较强的城市受众信息偏好，保证节目生存和可持续发展的同时，寻找更为实际和全面地反映农村社会现实的表现途径，将图像刺激与现实主题相结合，满足农村受众的信息需要，以全息摄影又喜闻乐见的方式反映农村社会现实和农民形象，方能实现电视媒介参与社会生活的应有功能。

参考文献：

[1]尼尔・波兹曼，2童年的消逝，3吴燕莛，4广西：广西师范大学出版社，52000

[6] 李良荣，7《新闻学导论》，8北京：北京高等教育出版社，91999年第1版，10第115页

[11]周鸿铎，12《电视节目经营策略》，13北京：北京广播学院出版社，142000

[15]《社会学》安东尼?吉登斯，16北京：北京大学出版社，172003

[18]《我国媒介产业的发展态势预测及竞争策略》，19喻国明，[20]中国人民大学主编，21名22师论坛集萃〉，23第1集.

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虚拟现实(VR)是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，下面是我为大家精心推荐的关于虚拟现实的科技论文2500字，希望能够对您有所帮助。

直觉交互界面与虚拟现实

摘要：为了研发更高水准的直觉交互界面，有必要引入虚拟现实技术，借助具备沉浸性、交互性和想象性的人机交互环境来获得真正意义上的直觉体验。通过特定的物理器件装置，以及先进的手势识别技术，使用者不必学习专门的操作命令，就可以与计算机进行交流并获得实时的反馈，而独特的沉浸式环境更能创造出人机一体的融合感。结果表明，虚拟现实技术有效地提升了用户的体验度，大大简化了操作的复杂性，而且可以应用于从娱乐到专业制造等各种场合，是直觉交互界面的有力驱动平台。

关键词：直觉交互;人机交互;虚拟现实

中图分类号：J0-05 文献标识码：A

本文是在“人―计算机” 交互(Human-Computer Interaction)的意义上来谈论“交互”。随着计算机技术几十年来突飞猛进的发展，计算机已经完全进入了日常生活的方方面面，其影响无处不在，人机之间的互动操作问题也越发显得重要。由于计算机尚未能摆脱冯・诺依曼体系的根本制约，与人类思维模式之间的鸿沟依然如同天堑，人机交互问题的一个重要着眼点就在于如何尽量地缩小人类使用者的操作模式与计算机的操作模式之间的差别。这意味着我们仍在不断地摸索和探讨，去提供更优秀的交互界面，使人可以顺畅地、高效率地与计算机进行对话。

一直以来，交互设计思维首要强调的就是以人为本，换而言之就是让设计物适应人，而非人适应设计物。这种观点在计算机还是国防机密的年代中显得有些奢侈，人们只能痛苦地训练自己去迎合机器(例如，使用完全机器式的编程语言与计算机交谈)。在当下，相对廉价的个人计算机都可以提供可观的计算能力，因此交互界面的设计原则也就顺应了这样的思路，去尽可能地将界面做得人性化，让人用得舒服，而繁重的计算则交给计算机在幕后默默地处理。

正是在这样的大背景下，“直觉”一词吸引了大家的目光。毕竟相对于日常物件，计算机的交互界面还是太不人性了，依旧保持着冰冷的面孔。如果能将我们习以为常的动作引入与计算机的交互之中，在不知不觉中将完成与计算机的沟通，那么这样的人机界面才能称得上是以人为本。而在呈现直觉界面方面，新兴的虚拟现实技术则提供了最有价值的工具。

本文正是拟探讨直觉交互界面及其与虚拟现实技术间的关系，为了完成这样的任务，首先我们要对人机交互意义上的直觉作出一个明确的定义，它实际上与大众文化中的“直觉”概念有着相当的差别。之后我们将谈论如何将上述意义上的直觉与虚拟现实结合起来，并提供具体的案例分析来支撑我们的探讨。

一、直觉交互界面

直觉(Intuition)这个概念属于大众词汇，但实际上不同的学科对直觉都有着不同的定义。本文研究的对象是人机交互，因此将在“凭着直觉去与计算机进行交互” (interaction with computer by intuition)这个上下文中去探讨它。首先要注意到，交互是双方面的，也即人与计算机在进行着双向的互动，但直觉却是人才能拥有的，也是仅仅用来修饰人的判断与感觉的，因此直觉人机交互关心的是以人为中心的交互场景中各参与元素对人是否直觉。从人的角度考虑交互界面，这实际也就奠定了“以人为本”在理论上的基础性质。

一般而言，人们对直觉的交互有着如下诉求：它不需要经过有意识的思考便能做出。例如在翻动一页书的时候，人不需要去有意识地考虑该用多大的力气，手指该走怎样的空间路线，或有意识地等待书页翻动之后出现的非常规情况并作出反应，等等。在这个意义上，一本实体书的交互界面是直觉的。依据以上诉求，Blackler等人的研究指出，直觉是“基于已往经验的无意识的反应”[1]。这个定义强调了两个要点：基于以往经验和无意识。关于直觉往往是无意识的(下意识的)举动，这一点几乎已成共识，这里就不再展开论述。需要厘清的是“基于已往经验”这一点。

在日常生活中，人们或许并不认为直觉与已往经验之间会有什么关联。相反，许多人会认为，如果不需要经验就能进行某种操作，那么这种操作显然更符合直觉。特别地，中国传统文化中的“直觉”概念充满了反智主义的特征，直接将“直觉”与“本能”联系起来，往往意味着“不需要通过知识或经验便可以下意识地完成”。但这实际上是一种错误的观点，它不但误解了人的本能，而且未能认识到已往经验的真实存在及其影响。事实上，现代理论表明，人类绝大多数行动――简单的或复杂的――都是后天习得的，并非先天刻印于脑中。如果仅凭本能，人几乎无法完成什么人机交互操作：拿按钮这种最简单的人机界面元素来说，如果没有事先通过各种例子认识到存在按钮这种东西并且按下它之后会启动某些关联反应，使用者甚至都无法做出按下按钮的行为。或者用[2]的话来说，所有行动都承载着理论――后天习得的理论。

将直觉与已往经验联系起来，这不仅揭示了直觉在人机交互中的真正面貌，而且指出了设计人机交互界面时的一条基础准则：由于不同的人有着不同的生活经验与知识水平，那么他们的已有经验也是不同的，这也就意味着每种类型的人都有着他们对“直觉交互界面”的不同衡量标准。有一个简单的例子可以说明这一点。

考虑一款在电脑上运行的收音机软件，它的作用是播放网络上的各类实时音频流(包括传统电台的在线音频流)。图 1模拟半导体收音机的调频指针窗口，从传统眼光而论这样的界面便是直觉的。然而，对于没有用过半导体收音机的新一代年轻人而言，他们由于频繁地接触电脑，反而会觉得图2的界面是直觉的，因为这样的界面使用的是为电脑用户所熟知的UI(User Interface，用户界面)元素，包括菜单、按钮、列表框和滚动条等等。

习惯半导体收音机操作的用户多半用不惯新式界面，而习惯新式界面、没使用过半导体收音机的用户却很可能对传统界面不知所以。这个例子充分说明了，在考虑直觉交互界面的时候，必须考虑用户群体的已往经验，依据不同的已往经验去断定直觉因素。并不存在唯一的、普适的、通用的直觉界面，这给了设计师以极大的挑战，但同时也是极大的创新动力。 此外，虽然直觉的定义没有直接体现对审美的考虑，但审美和直觉显然是互有关联的[3]。由于直觉使用与交互过程中唤起的先前知识有关，那么审美判断作为人类感知过程的起点之一，恰是诱发直觉的重要因素。一个富于美感的界面，可以抵消用户使用过程中的不安感和隔膜感，并在潜意识上促使和鼓励用户做出交互行为并保证交互行为的持续性和统一性。上面的例子也表明，对于传统用户，设计精美、极富质感的模拟界面有效地抵消了传统用户对电脑软件的不适感，方便他们使用，并且大大降低了潜在的学习成本。而对于年轻用户，他们也可以在自己熟悉的控件界面中运作自如，拉近了老技术(传统流媒体)与新技术间的距离。简而言之，具备良好审美特性的直觉界面具有重要的价值与意义，体现了人机交互界面的发展趋势。

二、直觉界面与虚拟现实

自上世纪70年代起，虚拟现实(Virtual Reality)技术的发展异常迅猛，从专业研究到商业应用乃至家用娱乐都可见其身影。从根本上而言，虚拟现实恰是交互界面直觉化的总趋势的一个反映，因为人机交互演进的内在逻辑在于，呈现和交互手段总在致力于让用户以更直观、更自然、更简便的操控方式去获得更丰富、更多态、更实时的数据资源。

简而言之，虚拟现实提供了一个具有沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)和想象性(Imagination)的虚拟数字富媒体环境;用户不仅可以如同设身处地一般沉浸在它所提供的丰富多彩的虚拟环境中，更可以通过各种创新的途径来与环境中的元素进行互动。沉浸性、交互性和想象性，正是虚拟现实的三个基本特征[4]：一是沉浸性，通过各种技术手段让用户产生“身临其境”的感觉，包括视觉(利用人的立体视觉原理产生虚拟的三维纵深感)、听觉(利用立体声产生虚拟物体的方位感)、触觉(通过力觉设备使用户以为在与真实的物理实体打交道)等等;二是交互性，用户可以实时地与虚拟现实系统中的各种物体进行互动操作，用户的操作不再局限于传统的键盘、鼠标或游戏杆，还包括先进的数据手套、穿着式回馈服等等;三是想象性，给用户呈现的虚拟现实场景具有超越现实场景的特殊魅力，真正做到某种意义上的“心想事成”。

从虚拟现实的上述特征可以看出，它的基本出发点就是要超越传统人机交互界面的非人性化的一面，不仅要让用户尽量溶入整个交互场景中(沉浸性)，而且要让用户以更直觉的方式去操作计算机(交互性)：首先，虚拟现实技术能够有效地将计算机交互界面直觉化，提供与日常场景尽量类似的界面，完全基于人类日常的视觉直觉。其次，虚拟现实技术能够有效地消除人机交互之间的阻隔，让用户能够通过日常的动作和行为与计算机交互。

从上文的概念分析可知，判定直觉程度要看与使用者本身的已知经验，而且使用情境和审美等其他因素也要考虑在内。虚拟现实技术本身提供了多种多样的方法，但具体的构建和应用也要遵循这样的准则。下一节将提供几个应用案例来说明这些，并综合讨论如何真正地利用虚拟现实技术去设计直觉交互界面。

三、应用案例及讨论

以虚拟现实技术为基础的直觉交互界面被广泛应用于各种层次、各种领域的实践应用之中，其目标用户群体不仅包括非专业人士(普通民众)，也包括熟悉计算机但希望寻求更直观的交互操作方式的专业人士。对于前者，他们需要能够尽量降低学习和记忆成本、兼或附带娱乐趣味性的人机界面。而对于后者，操控感良好的直觉界面可以大大提升生产率和成品率，并推动整个生产流程的优化。

日本大阪大学人机工程实验室的伊藤雄一等人研发了ActiveCube(动态积木)[5]，这个作品将直觉界面引入儿童和青少年认知学习及娱乐之中，并辅以虚拟现实或增强现实设备以提升其应用价值。每个积木都是一个边长五厘米的塑料立方体;积木里面有一块可编程集成电路，控制着一系列可选的感应器或小型设备，包括超声感应器(感知外界物体的接近)、坐标感应器(三维坐标的相对角度)、触觉感应器(最多可装两个，每个可以感应八个方向的触觉)、红外感应器、灯和电动机等。因此，每个积木实际上已经是一个独立的玩具，可以感知环境并产生相应的动态行为。更绝妙的是，这些积木还能彼此连接，连接起来的各个部分之间也可以互相通信，构成整体行为。儿童使用者不需要额外教学就可以通过直觉使用它们。这样的直觉操作界面，很好地避免了其内部的复杂结构对使用者的影响，小学低年级学生就可以独立操作。

ActiveCube的一大特色在于可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中，红外感应器捕捉搭建好的积木形态，并将符合此形态的虚拟物品显示出来。应用了虚拟现实技术之后，规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等，不仅视觉效果有可观的提升，还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。

ActiveCube还可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中，红外感应器捕捉搭建好的积木形态，并将符合此形态的虚拟物品显示出来。由于ActiveCube本身只是一个简单的立方体，其六面自由连接功能限制了表面的装饰性，最后的拼装效果不一定能吸引儿童用户的兴趣。而应用了虚拟现实技术之后，古板规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等，不仅视觉效果有可观的提升，还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。在上面的例子中，外表相对简陋的十字架形积木摇身一变，可成为精美的飞机，并随着积木在实际环境中的位移而在现实设备上呈现相应的飞行轨迹。

另一个实例来自于工业设计领域。当下的设计师一般都有较高的学历和较专业的计算机技能，但进行三维产品建模的时候，复杂的软件界面依然是最重要的阻碍因素，更遑论键盘加鼠标的操控方式根本就与人手的自然行为大相径庭，严重干扰了设计师的思维和创作习惯。荷兰Delft大学工业设计工程团队在这方面进行了大量研究，提出了新的解决方案，其关键就在于引入直观的手势来与计算机交互，于虚拟现实环境中完成建模工作[6-7]。

一般而言，手势比面部表情和眼动更易于捕捉和识别，又比全身姿势更易于实施(特别是在狭小空间中)，因此比较受直觉界面研究者的青睐[8]409-420。但手势也分为几个细类，不一定都适合用于人机交互。Hummels指出了三类手势，第一类是从计算机角度去定义的手势，因而非常便于计算机识别，但需要使用者去刻意学习和掌握，称不上直觉。第二类与之相反，指的是人类日常生活中的手势，优点是非常直观，但计算机程序需要特别的设计才能对其进行识别。综合了以上两种类别之优点而又尽量规避其不足的第三类手势称为描述性手势，原本自身也有着应用范围过窄的缺憾，但辅以虚拟现实技术，便可以成为有效的途径以联通设计师和计算机。 为了提高描述性手势的效果，研究人员特地设计了一个虚拟现实实验环境，见图3。在此环境中，普通设计师作为被试，不受拘束地使用他们惯常的手势进行设计创作，而这些以直觉为基础挥舞出来的手势被动作感应器记录下来，最后进行统计分析。通过这样的过程，研究人员能够采集到和分析出最适合虚拟现实环境的直觉手势。最后，对设计师而言非常直觉、对计算机而言又是相当便于识别的手势方案即可得到确定。设计师在此系统中，可以像往常操作日常物体(胶泥或板材等)一样与计算机辅助设计软件进行人机对话，不仅直觉高效，而且得益于虚拟现实环境，整个设计流程形同真实体验，大大提高了设计效率。

四、结论与展望

一直以来，“以人为本”都是人机交互设计领域的核心口号之一。但本文的分析指出，这绝不能是一句抽象的口号，而必须落实到具体的应用情境之中。另一方面，近年来关于“用户体验”的声音不绝于耳[9]，它本质上也是“以人为本”的精神的一种体现，但这个提法也存在着过于含糊的缺点，导致了许多不同的理论都以它为逻辑基础。实际上，只要明确了“人”(也即“用户”)的特定性，问题也就解决了。既然不同的人和不同的用户其自身情况多有差异，同样着眼于“以人为本”或“增进用户体验”的产品，也就必须随着人/用户的不同而给出不同的解决方案，提供不同的交互界面，才能在交互过程中让使用者满意。

直觉概念得到了厘清，但这显然并不意味着直觉交互设计的种种问题也就有了答案。如何让某种交互界面更少地占用使用者的逻辑意识(也即做到“无意识地或下意识地被使用”)，以及如何明确地定性定量分析特定用户的已往经验，并以之支持交互界面的设计，这依然是非常复杂的问题。幸而在各领域学者的努力下，此领域已有许多成功的理论或实践得以依循。在这方面最重要的一项就是关于直觉交互中的手势问题，它旨在解决人机交互场景中用什么有效的手势去操作计算机。由于手势不受传统输入设备的限制，它天然地与虚拟现实技术结合在一起[8]409-420。此外，针对现在方兴未艾的商业以及家用娱乐虚拟现实应用，直觉交互界面也是其中的研发热点。限于研究的深度及文章篇幅，本文遗憾地未能在这些方面展开论述，希望能在后继研究中逐步展开。

最后要强调的是，随着普适计算(ubiquitous computing)这个概念在强大的计算机硬件的支持下渐渐变为现实，设计和实现各种直觉交互界面已成为人机交互的核心任务。普适计算要求计算机设备可以感知周围环境的变化并执行相应的任务，在这一过程中如果交互界面做不到直觉易用，那么其计算机人性化的核心价值也就无从体现了。由此，直觉交互界面的理论与实践必将日益凸显其无比的重要性和关键性。

[参考文献]

[1] Blackler A，Popovic V，Mahar users' intuitive interaction with complex artefacts[J].Applied Ergonomics，2010，41(1)：72-92.

[2] 波普尔.猜想与反驳：科学知识的增长[M].傅季重，纪树立，周昌忠，等，译.杭州：中国美术学院出版社，2003.

[3] Naumann A，Hurtienne J，Israel J H，et use of user interfaces： defining a vague concept[M]∥HARRIS Psychology and Cognitive ：Springer-Verlag，2007：128-136.

[4] Alonso M A G，Gutierrez M A，Vexo F，et Into Virtual Reality[M].New York： Springer-Verlag New York Inc，2008.

[5] Watanabe R，Itoh Y，Kawai M，et of ActiveCube as an intuitive 3D computer interface[M]∥Butz A，Olivier Graphics. Berlin： Springer，2004：43-53.

[6] Hummels C，Overbeeke C J. Kinaesthesia in synaesthesia：the expressive power of gestures in design[C]∥Design and semantics of form and ：Eindhoven University of Technology，2006：34-41.

[7] Hummels C，Smets G，Overbeeke Intuitive T-wo-handed Gestural Interface for Computer Supported Product Design： International Gesture Workshop[C].Bielefeld：Springer Verlag，1998.

[8] Nielsen M，Strring M，Moeslund T B，et procedure for developing intuitive and ergonomic gesture interfaces for HCI[M]∥Gamurri A，Volpe Communication in Human-Computer ：Springer，2004：409-420.

[9] Garrett J elements of user experience[M].Berkeley，CA：New Riders，2002.

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