動作控制器，最佳虛擬現(xiàn)實(shí)輸入系統(tǒng)

虛擬現(xiàn)實(shí)的交互問題越來越多。交互問題跟虛擬現(xiàn)實(shí)的功能息息相關(guān)，虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互會影響用戶的體驗(yàn)，以及沉浸感。

　　Oculus的第一代頭顯—Rift DK1，在全球范圍內(nèi)掀起了虛擬現(xiàn)實(shí)的熱潮。輸入系統(tǒng)變得無比重要。在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中，鍵盤和鼠標(biāo)不再有用，但是單憑頭部追蹤和視點(diǎn)感應(yīng)不足以支撐虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互。

　　對于移動虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，像GearVR頭顯所使用的觸摸屏和無線游戲手柄這樣的工具已經(jīng)變得十分流行。而連接PC和主機(jī)的頭顯設(shè)備則可以對輸入系統(tǒng)做更多的文章。三巨頭（Oculus、HTC、索尼）都在定位追蹤器上花了很大的精力。

　　Oculus和索尼都在研發(fā)支持站姿和坐姿的定位追蹤系統(tǒng)，而Vive的房型追蹤系統(tǒng)則可以讓用戶在4.5米x4.5米的空間內(nèi)自由活動。

　　很多人可能都會好奇為什么這些主要的頭顯廠商向顧客提供這樣的定位追蹤系統(tǒng)，而不是使用一些傳感器設(shè)備來捕捉手部或者手指的運(yùn)動。

　　首先，對于虛擬現(xiàn)實(shí)控制系統(tǒng)來說，什么才是必備的？如果要用一個詞來形容最重要的要素，那么我們會說：自然。虛擬現(xiàn)實(shí)控制系統(tǒng)應(yīng)該盡可能自然地模擬到我們與周邊環(huán)境的交互。直觀地理解“自然”這個詞，其實(shí)原則很簡單，就是做到自然無縫模擬。

　　然后是同步。這跟自然的概念很接近，而同步這個詞也是非常重要。同步是指，用戶在現(xiàn)實(shí)世界的行動是跟虛擬現(xiàn)實(shí)的行動是同步的，一致的。這不僅關(guān)乎交互界面，更多的是關(guān)乎用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)，以及用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)中存在的影響。

　　好的定位追蹤系統(tǒng)和頭顯才能實(shí)現(xiàn)更好的同步。同步得越好，沉浸感就會越好。但是對于同步來說，穩(wěn)定性也是同樣重要。

　　那么為什么主要的頭顯廠商向顧客提供這樣的定位追蹤和輸入系統(tǒng)呢？答案是，就目前而言，這些系統(tǒng)可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中為用戶提供最自然，最直觀和最穩(wěn)定的交互。

　　1、交互

　　其實(shí)如果只是用手就可以實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的交互是相對最自然的。我是說不用任何額外的手持設(shè)備，手部控制器其實(shí)會影響自然的交互體驗(yàn)。

但手部控制器其實(shí)只不過是一個工具而已，就像個錘子，或者鼠標(biāo)一樣。到了一定層度，這個控制器和用戶就會融為一體。例如，當(dāng)一個人駕駛汽車到了一定程度的時候，他就能感受到汽車維度，好像能感知到汽車的一切，這就是傳說中的人車合一。

一些科學(xué)研究顯示，當(dāng)猴子使用某些工具的時候，大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會發(fā)生變化，大腦會把工具納入到全身系統(tǒng)中（這部分神經(jīng)會不斷更新身體和四肢形狀的腦圖）。

　　當(dāng)YiViAn開始測試HTC Vive的時候，就立即明白為什么設(shè)計(jì)者會在虛擬環(huán)境中也建立一個虛擬模型，并且創(chuàng)建真實(shí)控制器和虛擬控制器的同步。當(dāng)你手持一個真實(shí)的控制器并且在虛擬環(huán)境中看到一個控制器會提供一種更深的沉浸感。

　　在一個Oculus的視頻中，一名開發(fā)者分享了關(guān)于使用控制器的經(jīng)驗(yàn)。在測試完某個項(xiàng)目的demo后（他當(dāng)時還是戴著頭顯的），他把真實(shí)的控制器放在虛擬桌面上，但是他忘記了現(xiàn)實(shí)中是沒有桌子的。相信大家都能猜到，當(dāng)他放開控制器的時候，控制器掉在地上并且摔壞了。

　　在其他一些案例中，像槍或者番茄醬瓶子都可以作為虛擬控制器在屏幕中顯示出來。區(qū)別在于，這些物體的真實(shí)感可能不會太強(qiáng)烈。但是在一定的時候，你會忘記你是拿著一個控制器的，你只會認(rèn)為你正在用手在操作虛擬物體。這個時候，控制器就與你融為一體了。

　　現(xiàn)在就讓我們談?wù)撘幌律厦嫣岬降目商娲刂破鞯膫鞲衅??？纯催@些傳感器在”自然“和”同步“方面表現(xiàn)如何，更重要的是，它們?nèi)绾芜m應(yīng)不同類別的消費(fèi)者。

　　光學(xué)傳感器

　　但這些傳感器在實(shí)現(xiàn)動作捕捉的時候存在一些問題。

　　在與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互的時候，用戶需要時刻將手部放在傳感器的前面，基本上是時刻保持在你的面前，這個范圍是相對狹窄的，而且這相當(dāng)?shù)牟蛔匀?。長時間保持這樣的姿勢是不現(xiàn)實(shí)的。另外一個問題是，有時候我們根本不會留意我們的手在干什么，例如，當(dāng)你在拉小提琴的時候，你是不會看著你的手拉弓的。但是系統(tǒng)應(yīng)該可以模擬琴弓的位置，并且也能定位到手部的運(yùn)動。

　　現(xiàn)在手部追蹤系統(tǒng)的算法還不算理想。在一些角度上，用戶幾乎看不到自己的手部，而且追蹤系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)問題?；蛟SLeap Motion最新版本的SDK已經(jīng)解決了這個問題。如果是的話，那么我倒希望能夠嘗試一下。

　　觸覺手套

在虛擬現(xiàn)實(shí)控制系統(tǒng)中使用手套讓人想起了賽博朋克風(fēng)。但是，盡管帶傳感器的手套可以解決很多的問題，但是用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)上仍然存在很多的問題。例如，不同的人的手大小是不一樣的；衛(wèi)生方面的問題；使用手套需要時間準(zhǔn)備；戴上手套后感覺不到真實(shí)的溫度。

不過誰知道呢，《玩家一號》里的角色每天都是帶著觸感手套，也不見有什么人抱怨過。

　　2、空間運(yùn)動

　　現(xiàn)在對于虛擬現(xiàn)實(shí)輸入系統(tǒng)來說，一個重大的挑戰(zhàn)是用戶在虛擬空間里的運(yùn)動。很少會有頭顯可以提供身體運(yùn)動的同步，但就算是HTC的用戶，可運(yùn)動的空間其實(shí)也不大。正是缺乏現(xiàn)實(shí)世界和虛擬現(xiàn)實(shí)之間的同步才會導(dǎo)致所謂的“感官失調(diào)”，讓用戶產(chǎn)生暈眩。

　　暈動癥這個問題是很嚴(yán)重的，很多的虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目都不得不限制用戶的自由運(yùn)動，甚至是完全禁止。

　　當(dāng)然如果當(dāng)用戶坐在一部虛擬汽車或者是巨型機(jī)器人里面是不會產(chǎn)生這樣子的問題的，可以自由運(yùn)動的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)才會導(dǎo)致暈動癥的出現(xiàn)。

　　要解決暈動癥，其實(shí)廠商們給出了很多種不同的方法。例如可以改變運(yùn)動機(jī)制（向視點(diǎn)的移動、點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動、可視化的運(yùn)動軌跡、慢動作效果或者夸張效果等等）。但是最有效的方法是減少自由運(yùn)動。

　　對于模仿自然運(yùn)動是也是有很多的方法的。例如用于將玩家的運(yùn)動同步反饋到實(shí)際游戲中的全向跑步機(jī)KATWALK，我們相信在未來這款設(shè)備會有很大市場，但是現(xiàn)在市場上存在的這個版本并不適合大部分的消費(fèi)者?，F(xiàn)在這款設(shè)備的安裝十分復(fù)雜，用戶還需要穿上特制的鞋子，使用時需要額外的時間進(jìn)行準(zhǔn)備。當(dāng)然還有其他的一些因素阻礙了這款設(shè)備的推廣。

　　3、虛擬化身

　　對目前輸入系統(tǒng)的另一個疑問是用戶的虛擬化身。一個主要的問題是，現(xiàn)在并不能準(zhǔn)確地可視化虛擬化身。

　　對于這個情況，如果想有效地可視化虛擬化身，那么目前有效的辦法是制作更多復(fù)雜的追蹤系統(tǒng)，但是價格也會更加昂貴。

　　開發(fā)者為Oculus Rift制作的沙盒游戲《Toybox》就完全解決了虛擬化身這個問題。

　　但是會有任何的失真嗎？這個情況就要根據(jù)虛擬化身的呈現(xiàn)方式是如何了。在游戲中，如果用戶的角色是一個鬼魂的話，那么就不會存在失真這個問題，視覺的限制就會被故事合理化了。

　　在很多游戲中，玩家的角色以及玩家本身都不應(yīng)該自由的移動。例如，如果虛擬化身坐在駕駛座上的時候，這個問題也會得到解決。在上面講到的《Toybox》游戲中，可視化虛擬化身問題也得到了很好的解決（在游戲中虛擬化身像是全息圖像）。由于高質(zhì)量的定位追蹤系統(tǒng)，即使是虛擬化身不是以全身形象出現(xiàn)，或者不太現(xiàn)實(shí)的虛擬化身的同步都是可以令人感到真實(shí)的。

　　4、前景

　　總的來說，上面提到的技術(shù)的應(yīng)用前景并不一定會像想象中那么好。在2016年，像HTCVive、OculusTouch這樣的設(shè)備才是市場關(guān)注的重點(diǎn)。我們提到的手部光學(xué)傳感器、觸感手套和其他類型的輸入設(shè)備還有很多的問題需要解決，但是在未來很有可能會有某些設(shè)別能解決虛擬現(xiàn)實(shí)中的輸入問題。我們相信，這些設(shè)備可能會是光學(xué)傳感器。當(dāng)然在實(shí)現(xiàn)全面沉浸的道路上，我們才剛剛開始。