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XR 往事 - 第一章 - 游戏规则

晰数塔互联网快讯
2019-04-16 13:44

注明：本文来自微信公众号：Beforweb（ID：beforweb），作者： K.D.，头图来自：东方IC

XR 往事 - 第一章 - 游戏规则

在我们进一步讨论如何为 XR 设计前，我想提出一个关于沉浸式体验设计的三定律：

第一法则：沉浸式体验设计的形式，取决于其所使用的追踪系统（tracking system）。

第二法则：追踪系统的发展，势必从低自由度（degree of freedom）演化为高自由度，由数字化的输入演化为更加模拟化的或抽象化的输入。

第三法则：使用一致的视觉线索，设计师可以通过影响使用者的本体知觉，来在传统界面上增加一个新的维度，以便更加直观的在沉浸式环境里组织与消费内容。

当然最重要的法则是『不要与人提起搏击俱乐部沉浸式体验设计』——因为它归根结底，仍然是用户体验设计的范畴。

在这一章我们先聊聊法则一，『沉浸式体验设计的形式，取决于其所使用的追踪系统』，也就是我们在着手设计前，需要知道的一些游戏规则。这一章会讲解一些基本概念，VR 头盔的流派，以及3.3系统。

DoF - Degree of Freedom - 自由度

当前追踪系统的可追踪维度。三自由度意味着只可追踪输入时候的旋转数据，六自由度表示可追踪输入时的旋转与位移数据。

3.3

即3x3自由度，意味着头盔与输入设备都是三自由度。同理6.6表示头盔与输入设备都是六自由度。

HMD - Head Mounted Display - 头戴式显示器

即市面上各种各样的头盔与盒子。

AIO - All in One

即一体机（Standalone HDM）。

VR - 虚拟现实

指当前大部分运行在 HMD 中，渲染覆盖整个视觉区域的内容。

AR - 增强现实

指当前大部分运行在移动设备中，以现实世界为环境，只渲染特定物件的内容。

MR - 混合现实

指当前大部分运行在 HMD 中，以现实世界为环境，只渲染特定物件的内容。

以上三种的代称。

截止2019年3月，当触及沉浸式体验设计时，会遇到尤其多的问题与陷阱。一方面，我们有浩如烟海的硬件与技术可供选择使用；另一方面，大部分的沉浸式内容设计，难以配得上我们在使用它时付出的成本——有时是学习上的，更多时候是经济上的。

问题的一大方面，实际上来自于硬件本身。数量众多的头盔，盒子，控制器，以及一些全息设备，它们并不是基于一套追踪系统的标准设计的。而追踪系统，恰恰是在 XR 中构建各种交互元素的核心基础。追踪系统提供了在 XR 中交互的基本解决方案，同时设置了 XR 交互的上限。当一套交互模式确定之后，又进而影响了用户界面的设计，因为形式追随功能——不管是什么平台上的界面，都必须适应当前平台的可用的交互。

以 Virtual Reality 为例子，如果我们给所有的头戴式显示器（HMD）做一个分类，会有以下三种：

桌面级 VR 头盔

移动端 VR 设备

一体机

桌面级 VR 头盔：HTC Vive 与 Oculus Rift

桌面级 VR 设备包括游戏玩家们最常提及的 HTC Vive, Oculus Rift 以及一干Windows Mixed Reality 头盔（是的，他们叫 Mixed Reality，即使他们只是普通的 VR 头盔：）。桌面级 VR 设备正如其名，需要一台台式机来进行大部分的运算。所有桌面级的VR设备都具备6.6的自由度。桌面级 VR 有自己统一的设计规格，各种控制器也有近似的可互换的按键布局。同时它有强制的硬件配置要求，正因为有高规格的配置支援，桌面级 VR 往往具有最好的沉浸式体验，毕竟计算力摆在那里。6.6的追踪系统可以实现基本上所有类型的交互。

桌面级 VR 糟糕的地方也很多，首当其冲的是它格外昂贵，作为三大类头盔中成本最高的体验，它需要有一台最低配置为 NVIDIA 970的台式机作为计算设备（这个标准仍在不断提高）。再者，它的使用体验成本很高，用户必须提前架设好各种各样的外部追踪器（Vive 的 Lighthouse, Rift 的 IR Cam)，使用过程中还得和连接所用的的缆线斗智斗勇，一不留神就会被绊倒。

移动端 VR 设备：Google Cardboard

移动端 VR 设备通常由两部分组成：手机与一个带法奈尔透镜的头盔。最经典的例子比如谷歌的 Cardboard，其他的移动端 VR 设备仅仅是对 Cardboard 的基本概念的一个更高成本的变种。手机上的内容会被渲染成有一定补偿的双画面，再通过透镜来欺骗我们的眼睛，构造出一个不存在的深度感。由于机能所限，大部分的移动端 VR 设备的追踪系统只有三自由度，而且很多没有控制器。即使一些带控制器的版本，因为头盔不具备更高自由度，控制器本身也停留在了三自由度。

移动端 VR 的长板和短板都很明显：它是最便宜的入门级沉浸式体验，每个人都有手机，而 Cardboard 不过数美元；入门的体验意味着它同时极其简陋，导致许多人尝试 Cardboard 及其变种后，对 VR 有着较为负面的印象。

一体机：HTC Focus，Oculus Go，Mirage Solo

一体机的现状更为复杂一些，它本质上更像是移动端 VR 设备的威力加强版，你可以理解为开发者直接在这个透镜头盔中『内置』了一个手机。而集成的设计好处多多，一来使用时的成本降低了，用户掏出来就能用，再者很重要的一点是，制造方可以在此基础上根据产品定位，使用甚至迭代各种各样的追踪系统。比如 Oculus Go（也是小米 VR 一体机）可以为了压缩成本完全只使用3.3的追踪系统。而谷歌与联想联合开发的 Mirage Solo 具备6.3的追踪系统。一体机同时也是消费级 VR 头盔的一个大方向。一体机的弊端在于它有比移动端 VR 更高的成本，但基于机能，提供的仍旧是接近入门的体验，但这一点可以被时间所克服。

即便我们忽略各个类型的头盔在计算力上的差距，仅仅是追踪系统的不同，会让在此条件之下承载的沉浸式内容的表现天差地别。最直观的体现就是，当用户坐在椅子上使用 Cardboard 的时候，体验是一致的，而当用户尝试站起来的时候，整个 VR 的世界会感觉『卡』在了用户的脖子上，进而造成一系列的不适。更重要的限制是，在控制器无法追踪位移数据的三自由度下，用户是没有办法做出『伸手触摸』这个动作的。所以在3.3以及6.3的环境下的沉浸式交互的尝试，多是在控制器的顶部生成一条激光，让用户与数米外的一个虚拟的屏幕在交互。这种类似于 Powerpoint 演讲一般的操作一般被称为 Ray-based Interaction（基于射线的交互）。

但仅追踪旋转会造成视觉知觉与本体知觉不一致的矛盾（我移动了手，但是看到的控制器会停留在原地），一些解决方案是计算一个『Arm Model』，即通过旋转的状态来『猜测』用户手臂的动作，因为虽然一个理论上的旋转是无限制的，而人类的手臂动作因为身体结构有诸多局限。Arm Model 一定程度上弥补了本体知觉上的上的不协调，但是它还是无法实现真正的体积交互，因为它不精确。

而基于射线交互的界面，与传统的2D界面差距并不大。而利用 VR 提供的深度，我们可以在界面中做一些 Z轴上的动效。同时为了适应射线这种并不非常精确的输入方式，需要做一些用户体验上的优化：更大的按钮，更多的 Hover-over 的反馈。这样的设计受到了诸多2D界面迁徙过来的用户体验设计师的青睐，包括一些涉足沉浸式体验的大科技公司。因为这样的界面基本上无痛的复制了我们在2D界面中的实践与经验。用户体验设计师们可以使用现有的像 Sketch 这样的工具，启动一个基于射线交互的 VR 项目的界面设计。 Google 甚至有一套专门为这种类型项目准备的 Sketch 组件 Daydream Stickersheet。根据 Daydream 的设计师 Adam Glazier 的原话：

“它可以继承已有的 Material Design，保持了经典的 Google 的质感从而避免构建一套全新的设计语言。”

听起来很酷，对不对？

这套系统最核心的矛盾在于，我们为何需要沉浸式环境里里重构2D的界面呢？亦或是说，如果我们仍旧在使用2D的界面，除了学习成本上的考虑，我们何苦引入 XR 这一个介质呢？

现有的2D界面，是根据已有的输入媒介（我们甚至可以把鼠标理解为现实世界中的『追踪设备』）而设计的，而不是将『过去』的一套界面应用到现在的新介质里。比如我们拥有了带滚轮的鼠标，以及鼠标的一系列点击/拖拽的操作，同时我们有了阅读长页面的需求，那么在浏览器中使用 Scroll Bar 滚动条来表示页面位置信息以及控制页面滚动，就是一个很直观的设计。

而滚动条在基于射线的 XR 交互中，从前实现精确操作的鼠标，或者直观操作的手指，被替换成了一条经过平滑处理过的激光，即便我们有大量使用2D界面的经验，利用激光作为控制器来使用这样的交互时是极其不方便的，至少它远远比不上在传统设备中的用户体验。而在适应性的问题上，纯粹基于射线设计的界面有着本末倒置的问题：我们为了鼠标（输入设备）设计了滚动条（用户界面），而今天却为了2D界面设计了射线输入，这种问题如果深究，会引起更多关于 XR 的存在主义的疑问——既然都是2D界面，我们何苦要在学习成本更高，效率更低的沉浸式环境里使用一项服务，而不是直接在传统的，更加精心打磨过的设备上使用呢？

在 Windows Mixed Reality 中的桌面控件，图中 Steam 窗口中的进度条在 VR 中几乎看不见了，同时用户需要用控制器上的细细的激光去“瞄准”进度条才能使用。

对于基于射线的用户界面的广泛使用，除开成本限制以外，还有一个原因是，根据诸多的用户体验研究的报告，用户在使用 VR 的场景大部分是在沙发上与床上，消费的内容大多是在拿类似 Netflix 的流媒体服务看视频。所以几个大厂再设计消费级别头盔时，预设了一个躺在沙发上看电视的宅男的用户画像，从而无所顾忌的选择基于3.3的环境来配置硬件的追踪系统，因为『反正用户也不愿意站起来』。Oculus Go 更是基于这个画像将电源配置设计到2600mAh, 他们认为『反正用户不会停留在沉浸式体验里超过两个小时』。

Daydream 基于射线交互的主界面

这样的预设有道理吗？有。而我们应该适应这样的现状吗？不。因为这个『躺在沙发上看电视的宅男』并不应该成为我们长期设计的对象，他更像是一个受制于当下沉浸式设计局面的一个结果——除了3.3的入门级头盔，他也没有别的更多的选择了（他当然不会为了看 Netflix 花数千美金配置一套 HTC Vive）。我们如果继续做更多的关于使用场景的用户体验调查，只会得到更多类似的结论。这个局面就像是二十一世纪初，诺基亚统治着移动市场的局面一样，假如基于现状与用户需求去设计一套用户界面，设计师会发现大家最爱的还是按键，翻盖，以及长达半个月的待机时间。有时候，现状只是『缺乏选择』的一个表象。

意识到这一点的大厂们，逐渐在一体机上更新6.6的追踪系统，Mirage Solo 在推出半年后发布了了六自由度开发者套件，将追踪系统的规格从6.3提升到了6.6，而在未来会推出的 Oculus Quest 则具有原生的6.6追踪系统。基于射线的交互也不是一无是处，它实际上在解决与远处物件的交互上非常有效率，它本质上只是在3.3环境下一个保守的无奈的解决方案，在6.6的环境下我们依旧可以使用射线，而低自由度的交互却无法兼容更高自由度的交互。而这套完全基于射线的用户界面，也许很快将成为过去式。

K.D. 同学，旅居纽约的交互设计师，帕森斯设计学院设计与科技系研究生二年级在读，曾在 Google Daydream 沉浸式穿戴设备组担任用户体验设计师。