VR交互設計(二):虛擬世界交互進階——6DOF

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6DOF從乍一落地,就帶著真VR、高端VR的光環站在VR鄙視鏈的頂端,在眾多VR粉絲的口耳相傳和殷切期盼中支撐起VR行業的未來。

6DOF的交互方式與3DOF幾乎是同步交疊進行的。2015年,HTC和Oculus都推出了自家第一代面向消費者的6DOF虛擬現實頭盔。然而高昂的售價瞬間冷卻了國內大部分C端用戶的熱情。

但是,價格并沒有影響6DOF頭盔在用戶群體中的口碑。經過多年的艱難支撐,巨量的資金投入,加之摩爾定律加持下成本逐步降低,6DOF漸漸向全世界的用戶展示了VR真正的魅力。

下面我們來聊一聊所謂真正的VR — 6DOF。

1. 了解6DOF

所謂6DOF,就是指物體除了具備在X、Y、Z 三軸上旋轉的能力之外,也具備在X、Y、Z三軸上移動的能力。人體的運動也可以大致分為旋轉位移兩大類,6DOF的VR設備幾乎可以模擬所有的頭部動態。并且,利用位移數據,也可以標定用戶身高。這在多人VR互動內容中,是極其重要的一點。

旋轉的原理我們前文已經講過了,而檢測頭部位移的方案,通常又被分為兩類:

Outside-in:使用外部定位模塊+頭部追蹤器,來標定頭盔位置。

Outside-in 方案的最大弊端在于,頭盔的位移空間受制于外部定位器的放置位置,并且每組定位器都有其極限捕捉范圍,并且易產生校準偏差,校準過程繁瑣。

以 HTC VIVE 為例,VIVE雙基站可以覆蓋3.5 X 3.5米(官網數據,實際約為5x5m)范圍的區域,并且基站安裝一定要互相捕捉,并且盡可能的不能松動(會導致定位誤差)。因此這種定位方式基本上就注定了這臺頭盔只適宜放置在固定且有限的空間內,即使想從臥室挪到客廳,也得拆、裝、重定位,整個過程中相對比較繁瑣,對非深度用戶而言,可以說是不甚友好。

Inside-out:使用頭盔內的攝像頭,來標定頭盔位置。

Inside-out 方案不僅解決了空間限制。更重要的是,Iside-out的方案讓用戶無需再去關注與體驗無關的一些外設搭建,可以更加專注在VR本身的體驗上。這樣一來,極大地降低了用戶的入手難度,對于VR更大范圍的推廣有著重要意義。

以 Oculus Quest 為例,Quest 利用前置攝像頭采集環境信息后,通過“SLAM”算法來計算頭盔的位置,用戶可以自由劃定游戲區域或者采用固定游戲區域(后續會講)。Quest的手柄中也嵌入了紅外發射器,頭盔的攝像頭通過手柄發射出的紅外信號對其進行空間定位。

到目前為止,由這兩種定位方式產生的VR交互方式,已經成為主流VR交互的標桿。而6DOF的方案,解鎖了很重要的幾個交互維度:

  • 認知更匹配:通過標定高度、位置、微動作等空間移動信息,為每一位用戶提供了更加真實的觀察角度,更加便于用戶將虛擬環境和自我感知綁定,增強沉浸感;
  • 自由度更高:可移動的定位方式可以滿足更多用戶個性化需求,極大地豐富了探索VR世界的可能性(比如VR女友里面風靡一時的撩…咳…裙子行為);
  • 交互更多元:頭手位移象限的解鎖,使傳統交互中的瀏覽、選擇、點擊再也無法滿足用戶的探索欲望,握、拽、彈、砸,更多肢體語言被解放出來,人的潛意識行為更值得被關注。

2. 頭部+手部 6DOF交互

上篇中我們講到3DOF的頭部交互與手部交互之間是可以互相剝離的,頭與手都可以單獨采用Cursor的方式來進行選擇、確認等一些列操作。

而在6DOF的世界中,手柄往往是必備物品,猶如一個人的雙手。支持移動的定位方式,又給予了用戶雙腿。于是,VR體驗從視線單維度的體驗,擴展到視線、手勢、位移等維度,形成更加立體化的交互方式。

舉個栗子:假如在游戲中有兩個敵人攻擊你,那么我們可能會移動身體來躲避攻擊,舉起右手的手柄扣動扳機大致的瞄向敵人的方向試圖射殺敵人,同時揮舞右手的刀來攻擊另一個敵人。

在整個過程中,我們往往不再以視線為引導對具體的目的做出反應,而是以我們在日常生活中吸取到的基礎認知中的多種本能行為來與當下的場景進行互動。而這種讓用戶無意識間就將自己沉浸其中的場景傳達能力,是VR非常重要的特點。

2.1 頭部交互

在6DOF中,頭盔的主要作用除了前文中提到的環境感知外,又增強了許多主動性的行為,比如:微動作(歪頭、縮脖子、半身前傾等)、主體移動(可以走、跳、蹲甚至躺)。通過上圖我們可以看到用戶的頭部以及身體能夠依靠與現實世界認知通用的反應來躲避對手的進攻。

目前大多數直接面向C端用戶的內容中,都是用頭盔來標定整個軀干的動態,也就是說,膝、肘、胯等關節部位的動態依然難以精確捕捉。但是在某些游戲中,用戶可以通過在關節處增加綁定vive單獨的小型追蹤器,來實現更高精度的動作反應。在相關前沿外設中,也有電子皮膚這種高級的捕捉和力反饋設備,只是尚未進入消費者的視野。

2.2 手部交互

說完頭,我們再說說手。目前6DOF中常規手柄鍵位設計也極為相似,但是握持感和鍵值映射卻有很大的不同,看圖↓

我們沿襲前文中的分區方法來看一下6DOF手柄的鍵位分布:

  • 拇指區域:Oculus和Valve兩家手柄均使用搖桿+圓扭按鍵的方式,而VIVE采用觸摸+按壓圓盤的方式。
  • 食指區域:三家都采用扳機的方式;
  • 后三指區域:Oculus采用區分左右的側鍵,VIVE采用每個手柄兩側使用對稱側鍵的方案,Valve則采用了手指感應的方案。

在上面三款手柄中,三家廠商都將手部交互區劃分成了三部分。這種劃分方式,就像把手柄作為手的映射器,三家廠商都希望通過VR手柄將玩家從傳統的鍵鼠、游戲手柄的交互方式中剝離出來,讓玩家參與到新的交互方式中去。

然而,VIVE在這一點上似乎做得不太徹底,其筆直的造型,并不符合人體自然狀態下的握持姿勢,并且操作過程中食指和拇指的位置,會使手部姿態變形,操作一段時間有疲勞感。并且側鍵較為隱蔽,對抓握姿態的考慮顯然不如后兩者。因此VIVE更像是一個為了完成VR交互而產生的功能性設計方案。當然,它的好處在于,對稱性設計導致其通用性極強。

而Quest在其一代touch的基礎上進行了優化,整個手柄的握持手感比較符合人體工學,同時強調了左右手區分,同時在按鍵與手指的映射方面做到了初步的手、柄合一。 在其教學示例中,更強調引導用戶采取抓握、手指觸摸等現實世界中的自然手勢進行操作。

最后Index的手指感應,也是在這個思路的基礎上進行了拓展,使用數十個傳感器+手部固定結構,目的就是要進一步鼓勵用戶忘掉手柄,盡情的松開手,靈活的運用手指。

由此看來,VR手柄的發展,其實是一個去按鍵化的過程。在傳統的電腦、手機、游戲機產品中,用戶依靠各種各樣的按鍵組合的語言與機器溝通。而在VR交互中,大家正在努力讓用戶忘掉那些上上下下左左右右BABA的復雜邏輯,讓交互更加貼近生物語言而非機器語言。

這個巨大的轉變,就像從DOS系統轉化到圖形界面一樣,具有深刻的意義。

So,啰嗦了一堆,不如看幾張不用按鍵、不用搖桿,只用手勢來完成交互操作的示例圖吧:

一只手握住火箭,另一只手拽開引線,然后火箭發射出去。相信在我們的認知中,兒時的許多玩具都有這種自然地交互行為。在整個交互過程中,沒有發射鍵,不用按“F”,只需要你按照現實世界中既有認知去嘗試,就可以自然而然的觸發。而這種“觀察-猜測-嘗試-成功”的正向情緒反饋,像極了我們小時候探索這個世界的狀態。所以每次帶新用戶體驗這個游戲,大家都不約而同的發出“哦~”的感嘆。

在VR中,我們需要再次擴展交互這個概念的維度。從機器誕生以來,交互的天平慢慢的從機器傾斜向人類,從人類理解機器語言到機器理解人類語言,從物理按鍵到屏幕按鈕,人類越來越渴望用自己的方式來認知和探索這個世界。

綜上來看,手部交互發展的方向及特性大概有以下幾點:

  • 強調手勢:相比較傳統游戲控制器,6DOF手柄更加強調手柄與手勢的結合,通過人體工學和多傳感器的優化,使手柄成為手勢的輔助型產品;
  • 多元化:自由度更高更開放的沉浸式交互,勢必會帶來更加多元化的操作方式,交互動作與內容的綁定將更加緊密,基礎通用交互標準將融入更多無意識設計(參考深澤直人的設計理念);
  • 以人為中心:之前游戲控制器的交互方式更多是在理解機器的過程中平衡人機關系,而VR的交互方式更需要去理解人的行為,然后平衡人機關系;

2.3 頭+手 ≥ 1+1

通過上面的觀察,我們可以發現,6DOF的VR頭部、手部設備在復雜性上要遠高于3DOF。而當6DOF的頭手配合起來,又會產生怎樣的奇妙體驗呢?

先看圖↓

上圖中的這位小哥,用手抓住懸空的插頭,然后進行了一個拖拽的操作,同時身體微頓,將插頭插入插孔,然后轉身,重復之前的動作。這一連串的動作中,我們的全身都參與其中,但是并沒有因為要操縱手腳而顯得手忙腳亂。這是因為在這段交互行為中手和身體之間的配合基本符合我們日常的行為認知,我們可以輕松地將生活中的經驗移植到虛擬世界中來。

而這張圖里面的交互就更有趣了,以前一段時間大火的吃雞游戲來舉例:

PUBG里面有普通、瞄準鏡、腰射三種射擊模式,在三種模式中切換都需要一定的時間,并且假如我們切換到瞄準鏡的狀態下,準星移動、周邊視野是完全與其他模式不同的。

而在6DOF的世界中,如果你想開鏡,很簡單!只需要把槍(手柄)舉起,或者把頭部靠近瞄準鏡就可以了。

像上圖中的這種瞄準鏡觀察狀態,可以隨時觀察境內視野和鏡外視野,這種無縫銜接,多狀態并存的交互,可以催生更加靈活的作戰方式。這種直覺-操作-獲得的交互流程更加直觀,更加具有沉浸感。

那么我們還能通過頭和手的配合做些什么有趣的改變呢?看圖↓

我們都知道很多傳統游戲中,嗑藥、打包、撿東西都是既定的角色動畫,或是按下”F”(互動界的萬金油)鍵,或是長按“F”來觸發。在這種長期既定規則的馴化下,許多可以增強臨場感的行為都被簡化為一個指令,很少有玩家還能感受到吃藥、喝飲料、打繃帶的區別。

而上面這個游戲里面的喝藥動作可以讓你沉浸到什么程度呢?基本上你仰起頭喝飲料的時候,你的眼球一定是向下死死盯著前方向你撲來的喪尸的,這種恰到好處的麻煩,給用戶帶來了極強的臨場沉浸感,甚至飲料喝到一半就掏出槍來突突突。

哦對了,很多游戲里面,喝了一半,吃了一半,打繃帶打了一半,都是算沒打過的,這…Why?主角第999次掏出能量飲料罐,望著嚴絲合縫的拉環,不禁陷入深思…

Steam平臺上有一款游戲叫做《blade and sorcery》,其中的喝藥動作設計是這樣的:抓起藥瓶 – 拔開塞子 – 仰頭喝藥 – 蓋上塞子。對,這個游戲的設定是,如果你喝了一半沒有蓋上塞子,那么這個瓶子一旦倒了,里面的藥水是會流出來的。

以上種種有趣的操作,都只是6DOF頭手配合的產物之一,而要想設計出這些與眾不同的交互方式,就需要我們對人的行為進行深入細致的觀察。

3. 關于6DOF的小結

上面我們聊了很多關于6DOF的優勢,不經意間也流露出一些對傳統按鍵的不滿。但是很多事情都具有兩面性,6DOF傾向手部互動的交互設計方向,也對當前的內容開發者們提出了更高要求。

首先我們總結一下6DOF的特性:

  • 可移動:擺脫了木人樁式的探索模式,極大地提高了以游戲引擎為驅動的游戲類VR內容的體驗層次;
  • 全身交互:雖然頭手在精確操作上配合更多,但是由于頭盔與主體位移關聯,所以實際上我們的整個身體都在參與交互過程;
  • 多視角:由于移動維度的開放,所以用戶的觀察視角會更加多元,這對于場景搭建和用戶視角引導就有一些新的要求,比如貼圖精度處理、場景死角處理、視覺引導處理等等;
  • 開放性:6DOF手勢交互的高開放性,意味著用戶與場景或者物體之間的互動會更加開放,而這種開放性就像一把雙刃劍,一方面會增強沉浸感,一方面也會提高用戶的學習成本;

以上幾點特性中,有優勢,也有挑戰。

就PC端6DOF頭盔而言,高精度場景渲染、可交互的場景物體、宏大的世界構造都可以依賴主機性能來支撐。而目前價格更低更受普通用戶喜歡的一體機而言,場景、可交互物體都會給捉襟見肘的處理器帶來負擔。而VR的幀率又是降低眩暈感的關鍵指標之一,因此多項標準互相制約之下,要設計一款能夠打動人心的內容,并不容易。

另外一點就是,手勢交互的開放性,意味著每個內容開發者都需要根據其內容特性匹配相應的交互行為,這種深度綁定的邏輯,很難像傳統游戲開發者一樣,將不同的行為映射在同一套外設上。這也是為什么幾家大廠的手部交互設備仍然保留按鍵、搖桿等傳統設計的原因之一。而這種情況也在一定程度上提高了用戶使用門檻。

而這種教育用戶行為的進程,通常取決于大廠對于基礎交互標準的定義,以及開發者對于用戶行為的認知程度。比如:喬老爺子定義滑屏解鎖之后,業內逐漸達成共識,用這樣標準化的基礎交互來教育行業內的所有用戶,使這種新的交互深入人心,成為用戶生活中的無意識行為之一。

2019年,Oculus quest橫空出世,極大地推進了6DOF設備的普及。然而VR這個新的行業,在經過泡沫和低谷之后,仍然有許多基礎難關等待突破,也有許多問題等待嘗試和探索,比如:暈動癥的問題、空間內UI設計規范的問題、視場角問題、注視點渲染技術等等。

未知令人惶恐,但也滿懷驚奇,沒有好奇心的設計師不是好海賊王嘛~

enn……后續的文章可能沒有什么遞進比較關系,想到哪一部分就寫哪一部分,拋出的意見和分析都只是個人意見,歡迎各位看官前來討論。

下一期就聊一聊虛擬世界物理反饋的東西吧~

 

本文由 @Ferryman_X原創發布于人人都是產品經理,未經許可,禁止轉載

題圖來自 Unsplash,基于 CC0 協議

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評論
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  1. 很全面詳細的VR交互介紹了 :shock:

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    1. 歡迎瑋哥光臨 :shock:

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