全景虚拟校园情感化设计研究

摘要：全景虚拟校园的研究主要集中在关键技术方面，对于设计理论的应用较为缺乏，往往使得系统吸引力不足。为改善上述情况，本研究将情感化设计理念应用于全景虚拟校园的设计中，提出了传统设备下全景虚拟校园的情感化设计层次模型，并对全景虚拟校园本能层感官设计、行为层功能设计和反思层指导设计的内容和原则进行了详尽描述。本文对相关的虚拟校园的设计提供了依据和指导。

关键词：虚拟校园；全景；情感化设计；场景

0引言

近年来，教育信息化的程度不断提高，高校在数字校园的建设上已形成你追我赶的良好发展态势[1]。随着计算机软硬件和网络技术的飞速发展，虚拟现实技术在数字校园建设方面的应用为实现数字化校园提供了更多可能，虚拟校园便是虚拟现实技术在校园数字化方面的具体应用。虚拟校园是指在计算机环境中再现真实校园景观，用户可以进入虚拟的校园中进行一定自由度地游览，进行一定的人机交互[2]。全景虚拟校园是基于全景技术形成的可交互式漫游虚拟校园系统，其对校容校貌的展示、扩大宣传、招生等具有非常重要的作用[3]。老师、学生、家长等仅需通过电脑和网络，就能身临其境的感受优美的校园风光，良好的教学环境[4]。近年来，全景虚拟校园的研究集中在技术方面，对设计理论的应用较为欠缺，往往造成技术和设计脱节。随着情感因素在设计中越来越受到重视，本文应用情感化设计理论对全景虚拟校园进行设计分析，力求通过情感化设计理论的指导让全景虚拟校园兼具功能与体验。

1情感化设计概述

美国认知心理学家Norman于2002年提出了产品“情感化”设计的三个层次，即本能层、行为层和反思层。在本能水平上，物理特征-视觉、触觉和听觉-处于支配地位[5]。本能层的设计目的是为用户带来本能上最初的、直接的和迅速的反应，即在用户还来不及深入思考时的即刻的印象和情感。优秀行为水平设计有四个方面：功能、易懂性、可用性和物理感觉[5]。行为层的设计应能够让用户快速认知系统功能，自如完成特定任务，并获得及时反馈。反思层为最高层次的设计，它注重的是信息、文化以及产品或者产品效用的意义[5]。反思层的设计与本能层和行为层的设计是相互关联，互相影响的，例如，视觉上各类界面元素风格和配色的统一让用户反思他们之间的关联，从而对系统产生一个整体的印象。

2全景虚拟校园情感化设计

2.1全景虚拟校园情感化设计层次模型

本能层对全景虚拟校园的设计指导在于视觉、听觉和触觉等感官通道的设计上。基于鼠标键盘的传统设备无法为用户带来真实的物理触觉反馈，主要是通过视觉和听觉两个感官通道为用户带来本能的刺激。全景虚拟校园的本能层设计同样也存在视听觉两个方面，目的是吸引用户注意力，产生良好的第一印象，刺激用户进一步使用系统。行为层对全景虚拟校园设计的指导在于功能的设计。设计关注操作的便捷性、交互性和友好性。便捷性是指操作符合用户的习惯和心理模型[6]，交互性是指操作过程中用户的参与和控制程度，友好性往往表现在操作的反馈和提示上。反思层对全景虚拟校园感官和功能的设计起着关键的指导作用，可以让用户产生回想记忆、关联推理、重新评估、整体欣赏和带入对比等反思和感悟。总结情感化设计对全景虚拟校园设计的指导，得出如下图1所示的全景虚拟校园情感化设计层次模型。模型描述了情感化设计理论应用于全景虚拟校园设计的三个方面，即本能层设计、行为层设计和反思层设计。本能层指导全景虚拟校园的视听觉感官设计，行为层指导全景虚拟校园的功能设计，反思层指导全景虚拟校园感官和功能的设计。模型从下到上的设计由具体不断上升到抽象。

2.2全景虚拟校园情感化层次设计分析

经总结，将全景虚拟校园的设计要素分为场景本身和场景中的元素，场景本身是指以全景技术为基础形成的可以单视点漫游的三维场景；场景中的元素一方面包括例如图标、导航、对话框以及文字、图片、动画、视频、音频和对象全景等二维界面元素；另一方面包括三维建模生成的虚拟模型元素。

2.2.1全景虚拟校园本能层感官设计

全景虚拟校园本能层感官设计的核心为视觉信息和听觉信息，其带给用户的第一反应很大程度上决定了用户继续浏览和探索全景虚拟校园的兴趣。全景虚拟校园的感官设计是基于设计要素展开的。（1）全景虚拟校园场景本身感官设计全景场景是用户直接观察到的视觉信息，其视觉效果主要包括风格和色彩两方面。除技术的影响外，全景场景设计与校园中建筑物、环境、其他物品以及全景拍摄的季节、天气和时刻等因素相关。校园本身充斥着不同风格的建筑、人群和环境，传达着不同的氛围、文化和内涵。季节是奠定整个场景风格和色彩的关键，例如春天的绿和秋季的黄就是季节呈现的场景色彩，他们的生机盎然和清冷雅致就是季节呈现的场景风格。天气会影响全景虚拟校园的视觉表现和听觉表现，例如晴天云白天蓝的视觉表现和雨水滴落在石阶上的滴答声效。同样，拍摄时刻也会产生色彩和风格方面的影响。全景虚拟场景本身的听觉设计一般以设计音乐为主，例如场景的背景音乐，场景介绍等。而自然音乐主要指场景中动态视觉效果所产生的声音，例如动画表现呼啸的风时搭配声音效果。因此，场景的自然音乐需辅助和配合场景元素一起设计。（2）全景虚拟校园场景元素感官设计二维界面元素视觉设计的维度包括色彩、风格、样式、布局排列等；三维模型视觉设计除上述设计维度外还有特有处理手法，例如利用粒子系统实现虚拟场景的雨、雪、雾效果[7]等，使得设计更加真实和形象。场景元素视觉元素的作用有两方面，一是完成特定的功能，例如导航的引导功能，图标热点的跳转功能等；二是充当场景环境要素，例如飞翔的鸟儿、摆动的柳枝，可以使全景场景变得更加生动、自然、真实和沉浸。场景元素听觉元素主要为自然音乐，例如关门的自然声效、流动的水声等，也包括设计音乐，例如学习内容讲解音频等。

2.2.2全景虚拟校园行为层功能设计

（1）全景虚拟校园行为层用户分析优秀的行为水平的设计应该是以人为中心的，把重点放在理解和满足真实使用产品的人的需要上[5]。本文对大学校园的全景虚拟校园相关文献进行了调研，主要用户为学生、家长和教师。用户的关注点涉及校园风景、生活与娱乐、学院与专业、教学与学习、健康保障、入学流程、学校竞争力、就业情况以及校园管理等方面，根据这些关注点可将场景分为生活休闲场所、教学与学习场所以及其他场所三种类型。（2）景虚拟校园行为层功能设计基于上述（图3）分析以及对基础功能的分析与设计，现对全景虚拟校园详细功能及其操作和反馈描述如下：

1.校园风景欣赏和校园信息浏览。校园风景欣赏依赖于场景漫游和跳转，场景是单视点漫游方式，可以通过鼠标拖动场景任意点进行上下左右旋转来浏览场景任意角度的风景；同时还可以通过鼠标滚轮控制放大缩小视角，以观看场景细节；还允许通过键盘进行控制视角的变换，例如上下左右键。常见反馈为鼠标指针形状改变。场景间的跳转可以通过场景中特定点的热点完成，常见的操作方式为点击场景中或地图导航中的图标热点。鼠标移上有信息提示，跳转时设计加载动画，并通过百分数显示加载进度。校园信息浏览是在场景漫游和跳转中通过交互式操作查看多种信息实现的，例如鼠标单击打开视频或移上图标查看详情等。

2.场景交流与学习。包括室外活动课程和室内教学课程，例如操场等室外场景，学习体育技能课程；教学楼内的教室室内场景，学习文化课程等。可以通过多媒体技术将课程内容组织成多种媒体结合的学习资源；或者借助虚拟现实技术，制作虚拟的模型或动画，用可视化手段把知识点生动形象的表述出来[8]。通过点击、拖动、双击、滚动滚轮等操作进行信息的获取、资料的查看和交流意见，完成学习体验。

3.场景引导。不熟悉校园的用户可以利用场景的地图导航功能，确定当前位置，不至于迷失。入学新生可以在陌生的校园环境中快速定位地理位置，并获取前往入学手续办理地点的全景指引与入学相关的温馨提示[9]。

2.2.3全景虚拟校园反思层指导设计

（1）全景虚拟校园反思层对感官设计的指导感官刺激引起的本能反应的好坏是最初的、暂时的和表面的，但用户的文化、经历和经验等的作用可能令本能上获得的散乱信息形成统一的联系，例如用户对全景虚拟校园整体印象的形成。经总结，反思层指导全景虚拟校园感官设计的原则主要在以下两个方面：

1.场景本身感官设计指导

全景场景在拍摄之前应该根据用户特点以及校园文化、历史和环境等的因素确定风格和基调。应还原最高真实度的场景，注重拍摄技巧，选择合适的季节、天气和时刻等进行拍摄。意在用真实性和沉浸性引导用户将注意力集中到场景内容中，触景生情并对场景形成整体的评价和印象。2.场景元素感官设计指导场景中对象的设计色彩、风格样式应与全景场景的色彩和风格相一致，例如根据场景匹配合适风格、色彩的图标。意在让用户对不同元素形成统一的印象和联系。导航、图标和信息布局合理、排列整齐；这是界面设计的原则，能够让用户在熟悉的界面设计规范下快速认知系统。（2）全景虚拟校园反思层对功能设计的指导反思层对功能设计的指导一方面在于场景中信息的呈现；另一方面在于功能的操作和反馈，下面就部分场景类型介绍其对场景中信息呈现设计的指导，通过举例介绍其对功能的操作和反馈的指导。1.场景中信息的呈现校园生活的场景涉及饮食、出行、住宿、娱乐活动和健康保障等多方面，应注重多种媒体信息多样化呈现对用户的意义和影响。例如，在食堂内部全景场景中，可以用文字、图片等展示菜品相关信息信息，以动画、视频等介绍食堂意见栏的中学生与食堂人员的互动，引起用户的共鸣和想象。校园教学与管理的场景涉及学校教学楼、实验楼和管理楼等，包括对学院组织、专业详情、学习安排等的特色介绍。引起用户对学院、专业和学科课程等的重新认知和评价。学校就业相关场景应涉及学校就业率、就业去向和职业发展等方面，并增加激励机制，例如优秀毕业生或校友等的寄语和建议等等。让用户重新思考和规划未来发展的方向。学校历史和文化相关场景应涉及校园历史、演变、发展、文化和内涵等方面，例如校史、校徽、校训等的揭示。使得用户通过学校前后的发展变化和校园文化的相得益彰对学校的认识上升到整体层面。

2.功能的操作和反馈

传统计算机、鼠标和键盘的设备下的操作主要有鼠标单击、双击、移上、拖动，滚轮滚动和文字输入等。功能的操作设计应符合用户的操作习惯和心理模型，还应与用户要完成的任务相匹配。操作应给与及时的反馈，常见的反馈包括界面元素样式变化（例如加阴影、缩放、加光效等）、文字提示、缩略图提示、动画演示、音效播放、鼠标指针变化等。反馈不宜过多、强加或全无，应与操作方式相符，并且应与被操作对象距离较近。例如在场景地图导航中标注出当前用户所在场景和面向方向，当鼠标移上标注时有文字提示或样式变化等。目的是让用户认知当前所在位置和了解整个场景结构，以重新定位和选择浏览路径。

3结束语

全景虚拟校园有助于宣传学校形象，指导学生入学，为学生和家长择校提供全面的信息以及为教师和学生提供一个交流、教学和学习的平台。在这个注重情感需求的时代，全景虚拟校园的设计也应该以此为目标，为用户带来更深层次的意义和收获。本文利用情感化设计理论的分层次论述了详细的设计内容并提出了部分设计原则，对今后的全景虚拟校园设计提供了依据。在未来技术发展更加完善时，更多设计理论的应用将会使全景虚拟校园的设计越来越完善，在实现校园数字化的进程中发挥重要的作用。

参考文献：

[1]何进，张洪冲.大力发展数字校园推进高职教育发展[J].软件，2012，33（9）：127.

[2]钱芬.虚拟现实技术在数字化校园中的应用研究[D].四川：电子科技大学，2007.

[3]张德义.基于web的三维虚拟校园系统的设计与实现[J].中国高新技术企业，2008，（04）.

[4]陈丁山.三维全景虚拟校园的应用[J].福建电脑，2008，（05）：96.

[5]诺曼.情感化设计[M].付秋芳，程进三，译.北京：电子工业出版社，2005.

[6]诺曼.设计心理学[M].梅琼，译.北京：中信出版社，2003.

[7]黄汉亲.基于OSG的漫游系统的设计与实现[J].软件，2013，34（10）：63.

[8]张菊.虚拟现实技术辅助教学研究[J].软件，2014，35（2）：161.

[9]杜世瑾，文福安.基于全景技术的高校新生入学导向应用设计与实现[J].软件，2015，36（10）：53.

作者:黄盟 文福安 单位:北京邮电大学 网络系统与网络文化北京市重点实验室