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2016-03-22

关于如何在卧室里操控你的星际战舰——虚拟现实中的交互设计

这篇文章的主要内容由深圳湾(ShenzhenWare)整理自 Ximmerse 首席执行官贺杰在深圳 HTC Vive 开发者峰会上的专题演讲,演讲题目为『基于交互的内容开发研究』。

小学的时候,刚刚接触电脑不久,每次被罚抄生词的时候都天真地 YY:如果可以选中作业本上的字词,右键「复制」,然后「粘贴」、「粘贴」、「粘贴」……就好了……如今,VR 的发展让这种虚拟与现实交错的操作从小学生的幻想变成了需要严肃考虑的命题。

无论是硬件设备还是内容设计上,在 VR 这样一个与平面系统差异巨大的情境下提供愉快的交互体验,一直是设备制造商和内容开发者共同面临的难题。Ximmerse 作为一家专注于 VR 输入解决方案和设备研发的科技公司,在 VR 交互领域进行了诸多探索,在此前的 HTC Vive 开发者峰会上,Ximmerse CEO 贺杰从环境、界面和互动三个方面对 VR 交互中的一般经验进行了系统的总结。

VR 中的环境

当玩家第一次戴上头显时,往往像初生的婴儿一般对这个虚拟世界的充满好奇注意力被周围环境细节所吸引,难以集中,对虚拟的物体会不由自主地做出下意识的本能反应……这时,需要 VR 环境本身为玩家建立引导学习的机制,帮助他们尽快适应虚拟环境。

在通过环境来引导玩家时,首先要获取信任,其次要为玩家制造惊喜

所谓的获取信任,即是通过交代背景、阐释规则和描述细节等方式来说服玩家,让玩家接受故事设定,认为自己所处的虚拟世界、以及作为第一视角的「我」的存在是合理可信、足够真实的,这也是营造沉浸感的前提。

而制造惊喜,则是通过让玩家经历现实生活中不常见或者不存在的体验来获得愉悦。例如近距离接触宏伟的战舰、极深的峡谷带来的震撼感;变身成巨大的怪兽或者渺小的小人时独特的视角;一分钟经历一年四季的更迭或者瞬间从太空到海底的场景跳变……

VR 中的界面

与现实不同,在虚拟现实中,除了虚拟的环境和交互物体之外,玩家和虚拟现实之间还有着一层自然交互界面。VR 中界面设计的基本原则,讲求界面的角度层次

虽然现在的 VR 头显大多允许玩家通过转动头部观察大范围的区域,但实际上,在人类的视野中,不同位置信息的获取成本以及吸引的注意力有着很大的差别。在界面设计中,需要能让玩家第一时间获取重要的信息,并更好地掌握信息。

角度

以正前方水平视野角度来说,左右 77° 的视野范围是最为舒适的区域,主要界面、重要的信息最好放置在这个区域内;左右 77° 到 102° 是辅助区域,可以放置相对次要信息;102° 以外的范围观察成本较高,称为好奇区域,一般用于满足玩家四处观察的好奇心,不作为放置信息的空间。

以正前方的俯仰角来说,最舒适的区域是水平向上 20° 到向下 12° 之间,过高或过低都不便于观察,但观察下方相对于上方更容易一些,下方 12° 到 40° 为较舒适区域,而上方 20° 到 60° 为勉强区域。

层次

这里说的层次主要涉及虚拟环境中界面和内容与人眼的距离。

考虑到长时间观察近距离的物体容易带来视觉的疲劳,一般 0.5 米以内距离是不适宜放置物体的,少量重要的界面可以放置在这个区域,但只在必要时显示,平时应隐藏(例如 HUD 界面的设计就应当遵循这种简洁、隐藏的原则);向外 10 米以内的区域是主要的界面放置区,再远的距离则不适合放置界面;从物体的 3D 感来说,5 到 15 米的范围内是人对物体的立体感知最强的区域,也是主要物体的放置区,随着距离的增加,人的立体感会减弱,20 米以外的物体基本已经没有 3D 感了——人的立体感远没有想象的那么敏锐。

在景深控制上,所有的界面应当在统一景深范围之内,从而减少由于频繁变换焦距导致的眼部疲劳,避免出现多个界面前后景深不一致甚至堆叠的情况。

除了界面的布局之外,在界面浏览方面,文字的左右滑动要比上下滑动更为舒适。

避免出现大面积图案文字的同时、快速、连续滚动,以减少晕眩感。可以选择在前方视野较小范围内的逐格跳动。

虚拟按键应提升可辨识度,方便在广阔的视野范围内被快速辨认,被点击时应发出明确的声音或视觉反馈。按键和对应窗口之间的距离要合适,避免出现视角需要在按键和窗口之间频繁切换的情况。

VR 中的互动

前面的内容主要是人在虚拟世界中获取信息的部分,而人发挥主观能动性,与虚拟问题进行互动的部分,主要分为人在 VR 中的观察与移动肢体交互声音交互三个方面,我们将着重讨论前两个方面。

观察与移动

目前的 VR 设备主要支持三种形式的观察和移动方式,沉浸感由浅到深分别是转椅 VR站姿 VR房间 VR,三种形式在体验上各有利弊。

转椅 VR 主要指 Gear VR 一类的设备,一般推荐玩家坐在转椅上体验,使用头控来控制视角方向和行进方向。由于只有三个自由度的头部跟踪,沉浸感较弱,但相对不容易出现晕眩。

站姿 VR 的出现更多是受到跟踪系统硬件的限制,需要使用者始终面向跟踪摄像头来保证动作可以被捕捉。为了控制使用者的物理移动和朝向,在游戏中一般使用传送的方式进行移动,并自动面向目标或敌人。

像 HTC Vive 以及 Oculus Rift 等设备通过部署外部传感器,可以实现在房间范围(room scale)内自由移动和位置跟踪,大幅提高了沉浸感。

而在具体 VR 内容的移动和观察方式设计中,开发者还有更多的想象空间,多种方式的结合值得尝试,例如传送移动和 room sacle 的自由移动相结合等。

肢体交互

从交互设备的角度,肢体交互方式可以分为全身动捕交互裸手交互控制器交互三大类。其中,控制器交互是目前最成熟、稳定的设备交互方式,使用起来也比较轻松。

基于设备的交互设计,需要遵循安全轻松自然的原则。

在虚拟现实环境中,有几方面的安全问题需要注意。一是在 room scale 中虚拟边界与现实边界的问题,虽然像 Vive 等设备会在玩家靠近物理边界时出现网格提示,但在内容中最好也在场景边缘设置对应的虚拟边界;二是虚拟物体的倚靠问题,长时间的沉浸体验可能让玩家忽略自己身处虚拟环境的事实,下意识倚靠虚拟的墙或物体,带来危险;最后是丢掷问题——你不会希望玩家在游戏中丢飞镖时真的把控制器扔出去。

由于高度沉浸和动作控制等原因,玩 VR 游戏相对于传统 PC 或主机游戏要累得多,这就需要在交互设计上尽量让玩家更加轻松。具体来说,可以通过提高事件成功几率让玩家更容易获取成功;避免长时间的悬空动作,掌握好动作节奏;省略不必要的中间动作,例如射击游戏中,没有必要为了追求真实感把整个换弹过程都呈现出来;合理地放大动作,使玩家更容易拾取、触碰到物品……所有这些优化不仅可以减少玩家的游戏成本,也有助于让游戏过程本身更加流畅。

使用控制器交互的游戏在定义控制器按键功能时,除了要保证游戏的始终操作方式一致之外,还应当符合自然的现实习惯。举例来说,虽然一般思维中「发射」对应的操作应该是「扣下扳机」,但在射箭游戏中,以「松开扳机」的操作来控制「放箭」动作反而更加自然。

声音交互

VR 中声音的交互作用主要提交体现为交流控制

一方面,玩家们可以通过实时语音、语音对讲、语音输入等方式来进行交流。另一方面,玩家可以通过语音识别来进行控制,或者通过特定声音命令来触发对应的动作(例如通过 biu~ biu~ 来控制发射……),带来更多的趣味。

安全、沉浸和自然是 VR 交互设计的宗旨,在演讲的最后,贺杰再次强调。


文中图解来自贺杰演讲幻灯片

题图来源:电影『安德的游戏』

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