9種AR/VR交互方式 讓你透徹了解AR/VR

    增強(qiáng)現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR），也被稱為擴(kuò)增現(xiàn)實（中國臺灣地區(qū)）。它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息（視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗。真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。

    1.動作捕捉

    用戶想要獲得完全的沉浸感，真正“進(jìn)入”虛擬世界，動作捕捉系統(tǒng)是必須的。目前專門針對VR的動捕系統(tǒng)，目前市面上可參考的有 PercepTIon Neuron，其他的要么是昂貴的商用級設(shè)備，要么完全是霧件（意為在開發(fā)完成前就開始進(jìn)行宣傳的產(chǎn)品，也許宣傳的產(chǎn)品根本就不會問世）。但是這樣的動作捕捉設(shè)備只會在特定的超重度的場景中使用，因為其有固有的易用性門檻，需要用戶花費(fèi)比較長的時間穿戴和校準(zhǔn)才能夠使用。相比之下，Kinect這樣的光學(xué)設(shè)備在某些對于精度要求不高的場景可能也會被應(yīng)用。

    全身動捕在很多場合并不是必須的，它的另一個問題，在于沒有反饋，用戶很難感覺到自己的操作是有效的，這也是交互設(shè)計的一大痛點(diǎn)。

    2 觸覺反饋

    這里主要是按鈕和震動反饋，這就是下面要提到的一大類，虛擬現(xiàn)實手柄。目前三大VR頭顯廠商Oculus、索尼、HTC Valve都不約而同的采用了虛擬現(xiàn)實手柄作為標(biāo)準(zhǔn)的交互模式：兩手分立的、6個自由度空間跟蹤的（3個轉(zhuǎn)動自由度3個平移自由度），帶按鈕和震動反饋的手柄。這樣的設(shè)備顯然是用來進(jìn)行一些高度特化的游戲類應(yīng)用的（以及輕度的消費(fèi)應(yīng)用），這也可以視作一種商業(yè)策略，因為VR頭顯的早期消費(fèi)者應(yīng)該基本是游戲玩家。

    但是，這樣高度特化/簡化的交互設(shè)備的優(yōu)勢顯然是能夠非常自如地在諸如游戲等應(yīng)用中使用，但是它無法適應(yīng)更加廣泛的應(yīng)用場景。

    3 眼球追蹤

    提起VR領(lǐng)域最重要的技術(shù)，眼球追蹤技術(shù)絕對值得被從業(yè)者們密切關(guān)注。Oculus創(chuàng)始人帕爾默?拉奇就曾稱其為“VR的心臟”，因為它對于人眼位置的檢測，能夠為當(dāng)前所處視角提供最佳的3D效果，使VR頭顯呈現(xiàn)出的圖像更自然，延遲更小，這都能大大增加可玩性。同時，由于眼球追蹤技術(shù)可以獲知人眼的真實注視點(diǎn)，從而得到虛擬物體上視點(diǎn)位置的景深。所以，眼球追蹤技術(shù)被大部分VR從業(yè)者認(rèn)為將成為解決虛擬現(xiàn)實頭盔眩暈病問題的一個重要技術(shù)突破。但是，盡管眾多公司都在研究眼球追蹤技術(shù)，但仍然沒有一家的解決方案令人滿意。

    超多維SuperD公司圖形圖像算法中心主管培云認(rèn)為，VR的眼球追蹤可利用類似tobii眼動儀的設(shè)備實現(xiàn)，但前提是解決設(shè)備的體積和功耗。事實上，在業(yè)內(nèi)人看來，從眼球追蹤技術(shù)本身來說，雖然在VR上有一些限制，但可行性還是比較高的，比如外接電源、將VR的結(jié)構(gòu)設(shè)計做的更大等。但更大的挑戰(zhàn)在與通過調(diào)整圖像來適應(yīng)眼球的移動，這些圖像調(diào)整的算法目前來說都是空白的。有兩個指標(biāo)，一是圖像自然真實，二是快速延遲小。這對VR+眼球追蹤提出了更高的要求，如果達(dá)到這兩點(diǎn)，VR的可玩性會再提高一個檔次。

    4 肌電模擬

    關(guān)于這個我們通過一個VR拳擊設(shè)備Impacto來說明，Impacto結(jié)合了觸覺反饋和肌肉電刺激精確模擬實際感覺。具體來說，Impacto設(shè)備分為兩部分。一部分是震動馬達(dá)，能產(chǎn)生震動感，這個在一般的游戲手柄中可以體驗到；另外一部分，也是最有意義的部分，是肌肉電刺激系統(tǒng)，通過電流刺激肌肉收縮運(yùn)動。兩者的結(jié)合能夠給人們帶來一種錯覺，誤以為自己擊中了游戲中的對手，因為這個設(shè)備會在恰當(dāng)?shù)臅r候產(chǎn)生類似真正拳擊的“沖擊感”。

    然而，業(yè)內(nèi)人士對于這個項目有些爭議，目前的生物技術(shù)水平無法利用肌肉電刺激來高度模擬實際感覺。即使采用這種方式，以目前的技術(shù)能實現(xiàn)的也是比較粗糙的感覺，這種感覺對于追求沉浸感的VR也沒有太多用處，“還不如震動馬達(dá)”。還有一位從事疼痛緩解理療儀的朋友表示，利用肌肉電刺激來模擬真實感覺需要克服的問題有很多，因為神經(jīng)通道是一個精巧而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從外部皮膚刺激是不太可能的，但是“隨便”電刺激一下讓肌肉運(yùn)動以當(dāng)做反饋是可以的。

    5 手勢跟蹤

    使用手勢跟蹤作為交互可以分為兩種方式：第一種是使用光學(xué)跟蹤，比如Leap MoTIon和NimbleVR這樣的深度傳感器，第二種是將傳感器戴在手上的數(shù)據(jù)手套。

    光學(xué)跟蹤的優(yōu)勢在于使用門檻低，場景靈活，用戶不需要在手上穿脫設(shè)備，未來在一體化移動VR頭顯上直接集成光學(xué)手部跟蹤用作移動場景的交互方式是一件很可行的事情。但是其缺點(diǎn)在于視場受局限，以及我們之前所提到的兩個基本問題：需要用戶付出腦力和體力才能實現(xiàn)的交互是不會成功的，使用手勢跟蹤會比較累而且不直觀，沒有反饋。這需要良好的交互設(shè)計才能彌補(bǔ)。

    數(shù)據(jù)手套，一般在手套上集成了慣性傳感器來跟蹤用戶的手指乃至整個手臂的運(yùn)動。它的優(yōu)勢在于沒有視場限制，而且完全可以在設(shè)備上集成反饋機(jī)制（比如震動，按鈕和觸摸）。它的缺陷在于使用門檻較高：用戶需要穿脫設(shè)備，而且作為一個外設(shè)其使用場景還是受局限：就好比說在很多移動場景中不太可能使用鼠標(biāo)。不過這些問題都沒有技術(shù)上的絕對門檻，完全可以想象類似于指環(huán)這樣的高度集成和簡化的數(shù)據(jù)手套在未來的VR產(chǎn)業(yè)中出現(xiàn)，用戶可以隨身攜帶隨時使用。

    這兩種方式各有優(yōu)劣，可以想見在未來這兩種手勢跟蹤在很長一段時間會并存，用戶在不同的場景（以及不同的偏好）使用不同的跟蹤方式。

    6 方向追蹤

    方向追蹤除了可以用來瞄點(diǎn)，還可以用來控制用戶在VR中的前進(jìn)方向。不過，如果用方向追蹤調(diào)整方向的話很可能會有轉(zhuǎn)不過去的情況，因為用戶不總是坐在能夠360度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)椅上的，可能很多情況下都會空間受限。比如頭轉(zhuǎn)了90度接著再轉(zhuǎn)身體，加起來也很難轉(zhuǎn)過180度……所以，這里“空間受限無法轉(zhuǎn)身是一個需求”，于是交互設(shè)計師給出了解決方案——按下鼠標(biāo)右鍵則可以讓方向回到原始的正視方向或者叫做重置當(dāng)前凝視的方向（就是你最初始時候面向的那個方向），或者可以通過搖桿調(diào)整方向，或按下按鈕回到初始位置。

    但問題還是存在的，以用戶面朝的方向作為行走方向比起鍵鼠和gamepad，轉(zhuǎn)向和視覺相匹配極大地增強(qiáng)了沉浸感，但是卻有可能玩得很累，削弱了舒適性。

    7 語音交互

    在VR中海量的信息淹沒了用戶，他不會理會視覺中心的指示文字，而是環(huán)顧四周不斷發(fā)現(xiàn)和探索。如果這時給出一些圖形上的指示還會干擾到他們在VR中的沉浸式體驗，所以最好的方法就是使用語音，和他們正在觀察的周遭世界互不干擾。這時如果用戶和VR世界進(jìn)行語音交互，會更加自然，而且它是無處不在無時不有的，用戶不需要移動頭部和尋找它們，在任何方位任何角落都能和他們交流。

    8 傳感器

    傳感器能夠幫助人們與多維的VR信息環(huán)境進(jìn)行自然地交互。比如，人們進(jìn)入虛擬世界不僅僅是想坐在那里，他們也希望能夠在虛擬世界中到處走走看看，比如萬向跑步機(jī)，目前Virtuix，Cyberith和國內(nèi)的KAT都在研發(fā)這種產(chǎn)品。然而體驗過的人都反應(yīng)過，這樣的跑步機(jī)實際上并不能夠提供接近于真實移動的感覺，目前體驗并不好。還有的想法是使用腳上的慣性傳感器使用原地走代替前進(jìn)，比如StompzVR。還比如全身VR套裝Teslasuit，戴上這套裝備，可以切身感覺到虛擬現(xiàn)實環(huán)境的變化，比如可感受到微風(fēng)的吹佛，甚至是射擊游戲中還能感受到中彈的感覺。

    這些都是由設(shè)備上的各種傳感器產(chǎn)生的，比如智能感應(yīng)環(huán)、溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器、視覺傳感器等，能夠通過脈沖電流讓皮膚產(chǎn)生相應(yīng)的感覺，或是把游戲中觸覺、嗅覺等各種感知傳送到大腦。但是，目前已有的應(yīng)用傳感器的設(shè)備體驗度都不高，在技術(shù)上還需要做出很多突破。

    9 一個真實場地

    就是造出一個與虛擬世界的墻壁、阻擋和邊界等完全一致的可自由移動的真實場地，比如超重度交互的虛擬現(xiàn)實主題公園The Void就采用了這種途徑，它是一個混合現(xiàn)實型的體驗，把虛擬世界構(gòu)建在物理世界之上，讓使用者能夠感覺到周圍的物體并使用真實的道具，比如手提燈、劍、槍等，中國媒體稱之為“地表最強(qiáng)娛樂設(shè)施”。

    這種真實場地通過仔細(xì)的規(guī)劃關(guān)卡和場景設(shè)計就能夠給用戶帶來種種外設(shè)所不能帶來的良好體驗。但規(guī)模及投入較大，且只能適用于特定的虛擬場景，在場景應(yīng)用的廣泛性上受限。