64、探索交互式3D桌面系统：技术、分类与设计准则

探索交互式3D桌面系统：技术、分类与设计准则

1. 引言

近年来，水平直接触摸桌面成为研究热点，但多数工作聚焦于2D应用和交互。然而，我们在现实物理桌面上进行的任务通常是三维的，如医生使用3D虚拟人体模型规划手术、建筑师检查新建筑的3D虚拟模型等。因此，将桌面扩展到第三维度具有重要意义，能提升涉及3D数据和任务的应用质量。目前虽有许多项目将桌面扩展到三维，但相关应用和研究成果分散，缺乏统一框架。接下来，我们将回顾现有技术，提出分类法，并探讨交互问题和设计准则。

2. 现有技术

2.1 二维桌面技术

最基础的3D桌面系统使用2D桌面显示器，通常在多点触摸输入设备上显示二维图像。尽管这种表面技术起源于20世纪80年代初，但近年来有大量技术用于桌面多点触摸输入。虽然这类系统常用于2D应用，但也可用于与3D数据交互，例如Roomplanner允许用户使用正交顶视图投影与平面图交互，Active Desk是一个大型绘图桌，设计师可像在传统绘图桌上一样工作。此外，近期为2D桌面环境开发了许多3D交互技术，如Hancock等人探索了“浅深度”3D交互，Reisman等人开发了基于约束的解决方案以提供直接3D操作技术，Wilson等人在2D桌面环境中实现了完整的3D物理引擎以提供逼真的3D交互。

2.2 立体技术

使用立体技术，2D桌面显示器呈现的图像可被感知为“跳出”桌面，为用户提供更逼真的3D体验。例如，ImmersaDesk是一个大型绘图桌，提供立体图像，用户佩戴快门眼镜，其观看位置被跟踪，使图像与用户视角相关联，提供运动视差深度提示，用户使用3D跟踪的魔杖与图像交互。类似的平台还有响应式工作台和虚拟工作台，它们也使用