海外大师谈VR开发：以人为中心的沉浸式交互设计怎么做

今年的GDC（游戏开发者大会）中最引人注目的重头戏莫过于VRDC（虚拟现实开发者大会）第一次作为GDC的一部分，吸引了无数来自全世界的VR开发者。布格的郭教授也有幸到现场观摩了一番。

今天为大家分享一个关于“以人为中心的沉浸式交互设计”的VRDC讲座。演讲者是Jason Jerald，他是一个有着20年VR经验，参与过包括世界五百强在内的30家企业的60多个VR项目的高级工程师。他同时也是Principal Consultant at Next Gen Interactions 的联合创始人。

在这个讲座里，他在VR设计的基本理论、输入设备、交互模式和技术以及迭代这四个方面具体展开了论述。下面就让我们一起来学习一下讲座的内容。

一、基本理论

众所周知，VR设计是一种持续性的保真(fidelity continua)。可是有时候，为了达到更好的体验，我们往往要做一些权衡和妥协。 比如在交互保真度里，我们要在真实和不真实之间做权衡。一个很好的例子是：激光。 为了更好的锁定物体，我们可能需要通过激光来射出一条线，尽管这个在现实生活中可能不怎么常见。

另一个我们VR人士需要掌握的是Norman提出的交互设计理论中的功能可见性(Affordances， 以下简称功能)和指示信号(Signifiers)。需要特别注意的是这两者是不同的。功能指的是用户和物体之间的关系，它定义了哪些行为是可行的，同时某个物体是如何被不同用户操作的。而指示信号是提供了一个物体应该是怎样的线索和提示。综合来说，我们应该为我们的交互中每一个功能提供显而易见的指示信号。

此外，还有一个在VR设计中重要的概念是——参考系。它在“以人为中心的VR设计中”尤其重要。比如头部参考系：它通常定义了一个透明的光标来定位屏幕坐标系。又比如虚拟现实坐标系：由于我们容易在虚拟世界中迷路，所以放一个 指南针在脚下使得用户一直有方向感是个不错的选择。还有躯干参考系：我们可以把信息和工具放在躯干的周围，使它一直跟随着用户，这样当用户低下头时就能看见他需要的东西。此外，现实世界参考系：我们可以提供和现实世界有着稳固联系的线索来减少VR眩晕，通过现实参考系可以减少用户看到的和感觉到的感知冲突。当然，还有很多参考系，在这个讲座中Jason并没有展开讲，但显而易见的是用好参考系对于VR设计是非常有帮助的。

二、输入设备

如下图可知，在VR头戴式显示器之上，如今的VR市场已经出现了很多硬件设备。

这些硬件各式各样，基本依赖于不同项目的目标，但是没有一个输入设备适用于所有的VR项目的需求。那么在这些疯狂的输入设备中，有没有哪一个对于VR来说尤其的重要呢？

答案是肯定的。那就是我们人来的“手”。手是人类最重要的感知器官，以至于人类大脑的大部分活动都是人的输入输出。在如今的VR体验已经可以容易的引入人类的双手时，我们应该有效的利用起我们的手。

对于双手作为VR输入的使用，两只手并不需要一定等价或平行使用。主流的定义方式将双手输入定义为两类：

1. 对称式：每只手执行等价的行为，两只手可以同时执行，也可以一次只有一张手。

2. 非对称式：每只手执行不同的行为，非惯用手为惯用手提供便捷。

好的VR设计应该是用户可以很自如使用它们的双手工作，并且通常伴随着对称模式和非对称模式交替使用。

三、交互模式

如下图所示， Jason将交互模式分为以下五个大类，选择、操作、视角控制、间接控制、复合模式。这五个大类又可以细分为16个小类。每个小类还可以再具体细分。Jason说这个分类完全是从用户的视角得来的。


提到手势追踪，人们能想到的第一件事情一定是直接用手选择和操作物体。例如像现实生活一样直接用手捡起一个物体，或是利用很自然的用手势进行交流。下面让我们具体来看几个例子：

1. 手势选择模式(Hand Selection Pattern)：像真实世界中一样触屏和抓起物体。

2. 手掌里用户界面(Interface in Hands)：将用户界面的显示在虚拟的手掌中，用户可以像真实世界中一样在虚拟世界中看着双手完成工作。如下图的虚拟手柄就是一个很好的例子。


3. 不逼真的手(Non-Realistic Hands)：有些时候我们并不需要显示手臂，甚至不需要显示一个和真实世界中一模一样的手。例如，当你想触碰比你手掌能触及的地方更远的东西，不显示手臂就是一个好的选择。再比如一些恰当的3D光标往往操作起来比双手更让人觉得直观。

除此之外，其他的设计模式的例子还有：

1. 图像平面模式(Inage-Plan Pattern)：把背景当做一个2D的平面，直接利用头部所面向的方向在这个2D平面上通过X,Y坐标来选择物体。

2. 窗体部件和面板模式(Widgets & panels)：将2D的桌面应用引入VR有时候也是一个明智的选择。例如用户可能不希望为了做一个计算而退出你的VR程序去电脑桌面找计算器应用。

3. 缩小的虚拟世界（World-In-Miniature）: 通常情况下这个模式是指我们熟悉的小地图。用户可以通过接触该地图的某一位置来移动到那个位置。

4. 3D 多点触控模式(3D Multitouch Pattern): 把虚拟世界当做一个物体，用户可以自由的移动、旋转、缩放该物体。这种模式的一个最大的好处是用户会理解成是虚拟世界在动，而不是自己在虚拟世界中动，在一些场景下可以减少VR眩晕。

四、迭代

对于VR而言，几乎没有什么绝对的准则。但是相信每一位做VR的同行们都知道：迭代比其他方法对于VR的设计要重要的多。

要想设计好一个以人为中心的VR交互体验需要很多来自用户的反馈。并且在这过程中，我们可能还会经历很多失败。但如果你想最终成功的话请习惯这些失败。通常来说好的VR设计会经历：定义->制作->学习的循环。在这一次次循环中，我们通过专业的方式不断评估我们的产品，这样才能最终产生高可用性的VR产品。


上图为迭代过程。


上图为在迭代的过程中专业的评估过程。

五、总结

以人为中心的沉浸式设计最重要的便是交互性。其中利用好我们的双手这最重要的输入工具将带领VR进入更高的级别。对于VR的产品中很多的的问题，我们并没有一个通用的解决方式，最好的办法依然是迭代，迭代，迭代！最后祝愿每一位朋友能够在VR中找到自己的乐趣。

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