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新型VR互动设备带你进入更真实的虚拟现实世界
2013年11月15日    评论:    分享:

    来源:第三维度
    作者:马克(Marc)、理查德(Richard)
    编译:王健亨

    一直以来通过VR一些设备,比如Oculus Rift头戴显示器,玩家终于可以进入到虚拟游戏世界中。处于这个虚拟世界中玩家可以自由的环顾四周景物,就像在现实世界一样。但仍然还是缺少一些东西,处于虚拟世界中的仅仅是视觉而已,身体仍存在于现实世界。当玩家进入到虚拟世界中如何让他们的身体也能达成互动呢?

    我们是马克(Marc)和理查德(Richard)。很高兴能为大家分享我们对于VR设备的理解和体验感受,我们可以把多款VR输出设备搭配使用,这样将更能体现出虚拟游戏的真实感。比如将Oculus Rift头戴显示器与雷蛇-九头灵蛇(Razer Hydra,一款面向PC游戏的体感手柄)、the Leap Motion(体感控制器,追踪动作精度高达1/100毫米,且不带明显的延迟时间)、Wii遥控器(Wii Controllers,任天堂游戏主机Wii的主要控制器,棒状摇杆)等设备搭配使用。

    我们是VR爱好者,也是狂热的收藏家。我们热衷于收集各种小玩应,在电子艺术节(Ars Electronica Festival)和维也纳游戏城(Game City Vienna)我们通过两个试玩演示向数百人介绍了Oculus Rift这款头戴显示器。在这里,我们将与大家分享我们的研究成果,并为与VR开发者的讨论揭开序幕。我们主要针对UnityUnity是由Unity Technologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具,是一个全面整合的专业游戏引擎)进行讨论,但同样希望我们的信息能够为那些不使用Unity的人起到一定的作用。让我们从最基础的、每个人都可能忽略的设备说起。

    使用Rift(没有额外的输入设备)

    如果你没有与世隔绝,那么你一定知道在 Oculus Rift的内部安置了一个低延迟头部跟踪器。但现在头部跟踪器还有存在一些限制,他只能捕捉头部的运动而变换视角,却不能与玩家的位置移动达成互动。然而在2014年的消费者版本中,这种限制将会被打破,系统会将完善位置跟踪的功能。针对游戏控制,什么样的输入方案能够完全依靠传感器读取数据而无需任何非VR控制器进行数据输入呢?

新型VR设备带你进入虚拟现实世界

    应用头部运动来控制外部对象

    想要仅仅通过Rift就完成对游戏的控制,最直接的方法就是摇动头部来控制对象的位置。对于这个方法,有一个很好的例子: Breakout(其实就是打砖块)。受启发于质子脉冲(Proton Pulse,一款3D三维空间设计游戏,在一个三维管道中打砖块),你可以完全单独依靠自己的头部运动来完成游戏。继Breakout之后又一款优质的游戏就是“Dumpy: Going Elephants”。在游戏中,你可以通过四处环顾来控制大象鼻子的甩动,以此来扫清前行的障碍。当然游戏中你不仅可以控制鼻子的甩动,还可以控制方向和加速度,但这就需要一些其他的输入设备支持了。想象一下在游戏过程中必须要不停像大象一样甩动脑袋才能摆脱各种阻碍的场景,确实有一些搞笑。

新型VR设备带你进入虚拟现实世界

    备受期待的UI导航

    通过在视野中央显示的2D光标可以实现UI(即User Interfac用户界面的简称)导航。玩家移动头部可以控制光标的移动,通过将光标停留在一个可激活元素的位置上特定的时间,就可以将其打开。该的UI系统能够清楚的为用户传达哪些元素正在被聚焦(光标放置在该元素的位置上),和已持续的时间等信息。直到这个目标被激活时这些提示信息才会消失。大多数游戏使用这种方法时,都会在元素图标的附近显示一个加载条,当光标停在这个元素图标的位置上加载条就会增长开始进行加载。当然,为了节省时间,你也可以使用键盘和鼠标等输入设备代替。

    头部姿势的识别

    头部方向的跟踪功能是因为系统能够识别头部的姿势,通过简单直观的动作来完成控制。简单的摇头和点头就能够作为一个执行口令。

    利用低级别接口

    Oculus Rift可以跟踪用户头部运动是因为其中使用了三个传感器:加速度计,磁强计以及陀螺仪。这个过程被称为传感器的融合,可以方便的进行一些运动预测并提供精确的低延迟定向值和SDK(Software Development Kit 的缩写,中文即“软件开发工具包”)。然而,低级API(Application Programming Interface,应用程序编程接口是一些预先定义的函数,目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力,而又无需访问源码,或理解内部工作机制的细节)还允许单独读取每个传感器提供的数据。到现在为止,我们没有必要将其挖掘的更深,但他一定会在未来的某一天派上用场。

新型VR设备带你进入虚拟现实世界

    总结 -  Rift头部跟踪

    成本:Oculus Rift300USD(美元)+税+运费

    优点:玩家终于可以在虚拟世界中四周环顾了。在现实世界中,转动头部四周查看是很正常很自然的事情,那么为什么不将其应用到你的游戏设计上呢?不需要其他的输入装置,只需要坐下来环顾下四周就能对程序下达指令。还可以提供低级别接口。

    缺点:对可选择的输入方式存在限制,简单的输入方式不能完成复杂的控制,只能执行一些上文中比较简单的虚拟现实游戏。但可以通过一些额外的输入设备协同工作就能克服这一弊端。而且并非每个人都喜欢像重金属音乐迷那样疯狂的摇头,频繁或快速的移动头部可能会导致颈部拉伤。在对太空侵略者(Space Invader)这一游戏的演示过程中,我们已经收到了一些对颈部过度运动的反馈。在使用UI导航时,其无论是进度条的方式还是计时的方式都会耽误使用者一些时间。

    未来的Oculus Rift还将添加位置跟踪传感器,而且可以集成到你的游戏设计中。

    Wii的运动控制器

    Rift + Wiimote(任天堂游戏主机Wii的主要控制器—摇杆):致敬太空侵略者(Tribute to Space Invaders,一款游戏) - 我们的另一个原型机

    任天堂Wii控制器的最大好处之一就是,他们便宜的价格。能够让大部分人承受的起,没准你的邻居就拥有一个,你可以借过来使用。但他的主要缺陷就是使用Windows蓝牙时会导致很多麻烦,在正常工作之前,您可能需要多次连接你的Wii输入设备。通过整合之后,你可以免费使用所有Wii的传感器输入设备。

新型VR设备带你进入虚拟现实世界

    WiiMote的定向,定位装置

    但我们使用这些设备来运行水果忍者时,Wiimote带有Motion Plus功能。(通过Wii遥控器手柄底部的扩张端子进行连接,并通过与手柄内藏的加速度传感器以及传感器感应条进行联动,从而提高3D空间中的位置检测能力)但我们会发现其对游戏中虚拟忍者刀的控制并不是很可靠,也许一些传感器平滑处理可能有所帮助,但是对我们来说这种控制方式还是不够顺手。有人报道说曾成功的单独使用Wiimote作为一个方向传感器来完成一把枪的定向装置,但我们没有尝试过这种方法。

    Wii平衡板

    令人惊讶的是,在与Rift集成的装置中平衡板是最好玩的设备了。戴着头带显示器,站在它上面可能会有一些不安,但当你坐在它上面,真正的乐趣才刚刚开始。通过四个重量传感器,设备可以估算出在某一方向上的倾斜程度。因此,它开辟了大量的游戏理念,比如魔毯模拟器,雪橇模拟器,悬浮滑板或赛格威模拟器。

新型VR互动设备带你进入更真实的虚拟现实世界

    优点:经济实惠,你可能有一个、你的同伴也可能有一个。便于统一集成。

    缺点:Windows蓝牙问题。位置跟踪不准确。只有加速度跟踪。

    Ye olde键盘和鼠标

    自从Oculus Rift有了PC(Oculus Rift,个人电脑或个人计算机)来操作,一切都会变得相当容易。你所控制的人物将会被连接到键盘和鼠标上,只要有些游戏经验的人都能够熟练的通过鼠标和键盘来操作他们的游戏人物。进入游戏后你所要进行的第一件事就是决定游戏人物所移动的方向并向着面对的方向进行移动,在这过程中要注意的是减缓自己的转弯速度,如果转动过快很肯能引起头晕等情况。但采用传统的键盘和鼠标组合也存在着缺陷,那就是鼠标和键盘是必须放在桌子上的,这也就意味着限制了玩家的动作和位置,在进行游戏时他们必须像树干一样固定在相同的位置。当我们在维也纳的GameCity对数百人进行演示时,大家一旦进入游戏状态就停止了环顾四周,静止在那里通过鼠标和键盘来改变游戏人物的位置和方向。

    另外一个明显的缺点是玩家在游戏时带着Oculus Rift头戴显示器,他们看不到现实中的鼠标和键盘。所以一旦手指放掉按键,想要在找到原来按键的位置几乎是不可能,甚至找到设备本身都会存在一定的困难。想要弥补这种缺陷我们可以在键盘上贴上标志或是键盘上只有几个关键的按键。

    优点:几乎每个人都拥有一个鼠标和键盘。这种控制方式很常见,PC游戏玩家已经习惯了这种控制方法。易于集成在大多数的游戏引擎。

    缺点:玩家在戴上Oculus Rift之后必须有人指引才能够找到键盘和鼠标。玩家进行游戏是必须是静止的。

    游戏手柄

    你知道么如今大部分PC玩家进行游戏是都是运用的手柄。所以这也能够成为你进行游戏的另一个方式,尤其是现在Steam Controller(一款高分辨率新型游戏手柄,用轨迹板代替了传统的摇杆)能够支持更多的VR游戏。与传统鼠标键盘组合相比,游戏手柄(尤其是无线的)能够让玩家更自由的移动,很大程度上解决了对玩家位置与动作的限制。

    优点:游戏手柄很好获得,大部分玩家都能够具备(DUALSHOCK控制器,Xbox 360)。手柄的形状和按键位置很好辨认,即使是带着头带显示器也能够分辨清楚按键不需要像键盘一样。解决了键盘和鼠标传统组合对玩家位置和动作的限制。游戏手柄的价格能够被大众接受。游戏手柄在游戏过程中能够通过振动等方式给予玩家反馈。

    缺点:对于非游戏玩家,典型的手柄仍然是一个复杂的设备。带有一个手柄,VR导航空间会感觉不自然。带有电线的手柄会限制行动自由。

    总结与展望

    这些产品虽然还存在着一定的缺陷,但他开辟了各种游戏的设计方案,能够为我们带来最开心畅快的游戏体验。时刻牢记发展此类产品的目的就是为了能够为玩家带来更多的快乐。如果你开发出了一款游戏原型并在节庆活动中进行了演示,你希望人们能够下载你的游戏,并使用RIft,平衡板等设备进行游戏你会发现只有你能够发挥你的游戏。我们对VR输入设备的未来也感到非常的激动和憧憬,就像Virtuix Omni(由美国Virtuix公司出品Virtuix Omni的可能是当下最“拉风”的游戏操控设备了,它集成了Oculus Rift立体眼镜和Omni—一款用于将玩家的运动同步反馈到实际游戏中的全向跑步机)和STEM。尤其是当我们发现另一个全方位跑步机的项目开发时。希望我们的总结和概述能够为你提供有用的信息,也希望你能够加入到我们对VR输入设备的讨论中。

标签:vr设备OculusUnity
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