基于Leap_Moton的岳州窑体感交互设计研究_张浩.pdf

鞋类工艺与设计SHOES TECHNOLOGY AND DESIGN2023 年 1 月第 3 卷 第 2 期Jan.2023Vol.3 No.2184基于 Leap Motion 的岳州窑体感交互设计研究张 浩（湖南理工学院美术与设计学，湖南 岳阳 414000）摘要：随着现代社会信息技术的高速发展以及对岳州窑现状的分析，得出目前岳州窑的展示方式已不能满足观众的需求。而常被用于沉浸式体感交互场景的 Leap Motion 体感交互设备，使岳州窑单项无反馈的展示方式有了突破性的转变，新技术和新设备和新理念的加入，增强了参观者与展品之间的互动，带来更加沉浸式的参观体验，将观众从被动参与的角色转换到在互动体验中主动探索与思考的双向传播模式。文章通过以 Leap Motion 为代表的体感交互技术在制瓷步骤中的应用，将“基于 Leap Motion 的体感交互设计”这一理念融入到岳州窑体感交互设计中，结合其自身特点，为岳州窑带来新的交互方式。关键词：体感交互；岳州窑；Leap Motion中图分类号K878.5文献标识码A DOI:10.3969/j.issn.2096-3793.2023-02-061Research on Somosensory Interaction Design of Yuezhou Kiln Based on Leap Motion ZHANG Hao(Hunan Institute of Science and Technology,Yueyang 414000,China)Abstract:With the rapid development of information technology in modern society and the analysis of the status quo of Yuezhou Kiln,it is concluded that the present display way of Yuezhou kiln can no longer meet the needs of the audience.Leap Motion interactive equipment,which is often used in immersive motion interaction scenes,has made a breakthrough change in the display mode of Yuezhou Kiln without feedback.The addition of new technology,new equipment and new ideas enhances the interaction between visitors and exhibits and brings more immersive visiting experience.The audience is transformed from the role of passive participation to the two-way communication mode of active exploration and thinking in the interactive experience.Through the application of Leap Motion-represented somosensory interaction technology in the porcelain making process,the concept of“Leap Motion-based somosensory interaction design”is integrated into the somosensory interaction design of Yuezhou Kiln,and combined with its own characteristics,a new interaction way is brought to Yuezhou Kiln.Key words:somatosensory interaction;yuezhou kiln;leap motion1 岳州窑现状分析岳州窑，是中国宋代五大名窑之一。它位于湖南省岳州市湘阴县。“岳州窑瓷”是我国古代制瓷工艺的集大成者，因产于湖南岳州而得名。作为唐代六大青瓷名窑之一的岳州窑，以其悠久的历史文化，丰富的器皿造型，独特的制造工艺，优美的纹饰而闻名，是全国重点文物保护单位1，也是湖湘文化的一张名片。随着历史的变迁，岳州窑传统技艺的失传，对于岳州窑的研究也较晚，造成了目前的研究成果分散并且缺乏系统性，不利于岳州窑文化在现代社会的传承与发展。新时代随着各种潮流文化的冲击，使得作为中国传统文化的岳州窑文化，由于其原始环境的丧失和传统文化的继承方法的限制，也存在逐渐淡出大众视野的风险。在当今信息化的背景下，随着虚拟现实技术和人工智能技术的蓬勃发展，通过新手段和新途径对事物再认识与互动，已经成为一种新的趋势2。文章将通过 Leap Motion 计算机视觉技术与岳州窑文化相结合，逐步扩大岳州窑文化作者简介：张浩（1996-），女，研究生在读，研究方向：视觉传达设计，.基金项目：2018 年湖南省哲学社会科学基金项目“复遗兴湘”策略下的岳州窑信息化传承研究（项目编号：18YBA202）第 2 期设计论坛张 浩 基于 LeapMotion 的岳州窑体感交互设计研究185的社会价值和经济效益。2 体感交互技术在互联网时代，随着技术的不断发展，人机交互技术的发展已经取得了很大的突破，人们对人机交互技术的研究也日益深入。人机交互是指人们利用特定的媒介装置与计算机进行信息交换，利用输入装置向计算机输入文字、语音等，向计算机发出请求，计算机则利用输出装置向使用者显示信息，以对该要求做出反应3。目前使用范围最广的人机互动媒介仍然是鼠标和键盘，而这种单一的交互方式已经无法满足人们的需求，为追求更高层次、更友好的人机交互模式提出了新要求。市面上一些新型的体感交互设备也孕育而生，如 Kinect、Leap Motion、Arduino 和 MIDI 键盘等设备的问世，使得人机交互技术有了进一步的突破。Leap Motion 体感交互设备主要包括 2 个高清摄像头，1 个光学传感器和 3 个红外线 LED 灯。其采用双红外传感器来捕捉手势，当用户做出正确的手势时，传感器就会立即反馈出相应的数据，比如你再用手去移动某个物体时，Leap Motion 就会感知到你手指的移动，Leap Motion还可以通过计算每个手指的运动速度和加速度来判断用户是否作出了正确的手势动作。从某种程度上来说，Leap Motion 更像是一台多自由度体感设备。3 体感交互在博物馆展示中的应用在博物馆内，对于展品的展示主要是利用多媒体等手段进行展示，以达到让观众更好地理解文物的作用。随着体感交互技术应用于博物馆类文物展览中，更好地实现了文物与观众之间的交流沟通。（1）体感交互可以将文物信息更好地展示出来，让观众能充分了解文物本身。（2）体感交互可以实现观众与博物馆展览品之间的互动，使观众在参观时也能与展览品形成互动，提高博物馆的展览效果。（3）提高交互技术可以激发观众与展品间的情感共鸣。博物馆的教育功能是通过视觉、听觉、嗅觉等感官系统的刺激，调动人的视觉和触觉，使参观者获得丰富全面的感受。体感交互技术通过身体各部位动作的联动，达到对展品信息与参观者感官的双重刺激，增强观众对藏品信息的感知度。例如在“纹”以载道故宫沉浸式数字体验展中，运用数字化手段和 Leap Motion 体感交互技术，引导观众沉浸式深入欣赏文物藏品中的纹样之美，使观众进一步理解纹样背后所蕴含的文化寓意。4 Leap Motion 在岳州窑体感交互设计中的应用根据以上信息的比较分析，可以得出，Kinect 体感交互设备适合捕捉和识别人整个身体的位置和运动，而 Leap Motion 更适合捕捉和识手部的动作。因为 Kinect 体感交互设备采用的是光学成像技术，它不能捕捉运动中的手部；而 Leap Motion 利用的是光电成像技术，可以实时追踪手指的动作，也可以捕获手部的运动。因此，Leap Motion 更适合应用于本研究着重于跟踪手部细节动作的设计与开发。4.1 设计思路本系统采取 Leap Motion 与 Unity3D 开发平台相结合，实现沉浸式展示效果，以提高岳州窑的参展体验效果。首先将预设好的手势输入到 Unity3D 中，再通过 Leap Motion 来获得手部运动数据，再利用 KNN-SRC 算法对数据集进行收集整理，实现对手势的识别4。针对目前岳州窑略显单一、枯燥的展陈方式，如果将岳州窑陶瓷制作的步骤、手法、所需要的工具和技术都以虚拟的、动态的形式展现出来，在让观众更直观地了解到制瓷过程的同时，结合体感交互功能，有利于提高用户体验的体验感，也能加深岳州窑传统制瓷文化的影响力。通过 Leap Motion 进行手部运动信息获取，可以增强人机间的互动，提高游戏的方式来模拟岳州窑传统制瓷工艺的制作过程，观众能够通过手指运动体验岳州窑制瓷的全过程，可以更好地了解制瓷流程和每一步的操作步骤，提高其参展趣味性；基于 Unity3D 游戏开发平台搭建虚拟的岳州窑陶瓷制作场地，最大程度地还原岳州窑传统制瓷的制作场景以及制瓷工具，为观众提供一种身临其境的体验感。通过体感交互技术的应用可以提高制瓷工艺的趣味性，吸引不同受众群体的参与。这种体感交互的动态展示方式可以生动地实现对岳州窑传统制瓷工艺的数字化保护和传承，为弘扬岳州窑文化提供了新的解决方案。使受众群体更直观地了解到制瓷工艺的流程，可以吸引更多的人关注岳州窑制瓷文化，在一定程度上提高岳州窑的社会影响力。4.2 系统呈现效果本系统是通过手势进行人机互动的，采用 Unity3D 游戏开发平台创建的陶瓷制作人机交互场景，根据传统的陶瓷手拉坯制作工序，系统内预设了几种陶瓷拉坯成型的过程中所用到的手势，根据手部的特点设计了几种手势来操作拉坯过程，以辅助前来参展的体验者和第一次接触 Leap Motion 的用户更好地体验本系统，让体验者沉浸式体验岳州窑陶瓷制作过程，以达到更好的参展效果。操作方式和手势设定，见图 1。第 3 卷设计论坛鞋 类 工 艺 与 设 计186 a.“把正”b.“廓内底”c.“扩外形”d.“收口”e.“割底”图 1 手势设定PC 端连接 Leap Motion 体感交互设备，并在 Leap Motion 应用程序上点击 Visualizer，能够查看对应的手势设定效果，岳州窑陶瓷制作体感交互的过程是：参展者将手放于Leap Motion 工作区，并做出设定好的手势，画面中将展现出相应的陶瓷制作步骤，如“把正”“廓内底”“扩外形”“收口”“割底”这些传统陶瓷手拉坯制作的工序与手法。本陶瓷制作交互系统将会调用 Leap Motion 实时采集的用户手势相关信息，并将收集到的手势信息与预先设定好的手势模型库中的手势相匹配，以获得最终的体感交互效果。在本系统中，参展者通过特定的手势交互方式对岳州窑陶瓷进行可视化操作，实现了对于岳州窑陶瓷制作过程的交互体验。在此过程中，参展者可以体验陶瓷传统手工拉坯的制作过程，也能在一定程度上提高参展趣味性。5 结 语文章的创新之处在于，利用 Leap Motion 进行手部运动信息获取，增强人机间的互动，通过体感交互技术将岳州窑制瓷工艺流程还原成动态的、可视化的方式，从而提高观众参展的互动性和趣味性，进一步提高观众对岳州窑陶瓷文化的了解和认知。本研究对于今后传统文化传承有一定指导意义，在未来，传统艺术品的展陈方式也将朝着更加沉浸式的方式发展，拉近观众与展品之间的距离，让观众通过直观地体验了解传统文化。在未来，更多更先进的体感技术也会被运用到博物馆、艺术馆等场景中，使传统艺术品更加富有生机和活力。本研究因受时间和技术水平的限制，还将在下一步进行扩展和完善，例如：针对不同形状和不同材质的陶瓷，用户可以根据其喜好选择合适的陶瓷模型并调用系统进行相应的手势操作；增加更多的手势识别样本以及手势类型，丰富完善人机交互体验，使交互过程更加人性化；利用体感技术进一步优化人机交互界面，使用户能够更加便捷地操控陶瓷制品，并能通过与其他参观者的交流互动，增强体验感和互动性。参考文献：1 周闻宇,杜雪梅.岳州窑遗址数字化保护与开发机制与实践覃思J.大众文艺,2021(09):226-228.2 胡伶俐.基于 VR 技术的陶瓷产品虚拟展示方式研究 D.景德镇陶瓷学院,2012.3 高静雅.人机交互中的手势识别技术研究 D.西安:西安电子科技大学,2013.4 陈红梅,赖重远,张洋,胡华桦,赵维胜.基于深度数据的手势识别研究进展 J.江汉大学学报(自然科学版),2018,46(02):101-108.