如何更适用于3D世界,浅谈VR UX的感官设计


(为之网 2018年04月16日)虚拟现实设计者需要创建支持3D环境的体验。这种环境可以是完全模拟(虚拟现实),又或者是融合数字叠加(混合现实)。作为人类,我们一直都在3D环境中导航。我们的感官使得我们能够熟练地做到这一点,而VR的许多方面都依赖于这些相同的感官。
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创建直观的虚拟体验需要我们考虑设计过程中的感官。如果不这样做,我们可能会给用户带来不自然甚至令人迷失的感觉,从而打破体验的沉浸感,甚至有可能令用户从此远离VR。在本文中,我将与大家一起探讨VR设计师目前正在努力克服的感官因素。
1. 视觉
1.1 视觉辐辏调节冲突
我们先从最明显的感官开始:视觉。VR头显搭载了一对透镜和屏幕。透镜能够改变屏幕上的焦距,从而使眼睛相应地进行聚焦。

这带来的副作用是,我们的眼睛无法适应虚拟距离,我们的眼睛实际上仍然聚焦于邻近的屏幕上。这可能会导致眼睛疲劳,或者视觉辐辏调节冲突。特定用户对此更加敏感,特别是需要佩戴眼镜来帮助自己聚焦的用户。
可以绕开这一点的解决方案不是太多,但随着头显的进步,这个问题的严重性已经逐渐降低。然而,我们在为VR进行设计时仍然需要注意这一点,尤其是如果用户需要长时间使用头显或不断改变焦点。

1.2 混合现实中的聚焦问题
混合现实不存在视觉辐辏调节冲突问题,因为用户面都的是一个真实世界。但混合现实同样会带来其他问题。MR头显的摄像头和传感器和传感器主要是用于构建真实环境的图像,然后虚拟元素将叠加在现实世界之中,有时候这会与用户的自然焦点产生冲突。
MR设计者需要考虑如何在现实世界中表现虚拟元素。摆放在平坦表面上?倚靠墙壁?令其漂浮在空中?它可以移动吗?应该为其提供与光源相匹配的阴影吗?即使你已经考虑到所有这些因素,但在实现起来也十分困难,有时会在虚拟元素和真实世界之间焦点转换会变得十分尴尬。
诸如HoloLens这样的MR头显在这一方面的处理相当不错,但这还远远不够。在MR中移动元素通常需要非常精确的用户手势。任何熟悉HoloLens的用户都知道照明是一个明显的问题。在存在大量光照的环境中,虚拟对象可能会显得模糊。有厂商针对光线充足或光线变化的环境而使用不同透明度的薄膜来遮挡透镜。设计师面对一项如此先进的技术但又不得不寻求这么一种低技术含量的方法,这确实令人感到遗憾。希望即时照明调整能够成为未来版本的要求。
1.3 计算机视觉
计算机视觉是指能够支持计算机处理视觉信息和理解三维空间的技术。我们已经为今天的计算机视觉发展付出了巨大的努力,而混合现实完全依赖于这项技术。要实现精确计算机视觉,我们可以采用不同的技术途径。一些计算机视觉可以扫描3-4米内的用户和其他人,有些计算机视觉则可以扫描最远300米的距离。

头显所搭载的计算机视觉的局限性将会影响你置放虚拟对象的方式,特别是对涉及视觉滞后的情况。当用户四处移动时,虚拟对象必须符合情景地出现在环境之中。MR头显需要扫描环境(通常是用户前方的环境),并且自然地投影和移动对象。头显的计算机视觉质量将直接影响MR体验的延迟程度。

对于Leap Motion而言,计算机视觉是他们实现手部追踪引擎的关键,这允许他们精确创建用户手部的虚拟呈现。
2. 触觉
现在许多VR体验都是通过虚拟手部来帮助用户与环境进行交互,但目前大部分的模拟都无法在VR中为你提供任何触感。通过应用触觉反馈技术,我们可以缩小真实与模拟之间的差距。
触觉反馈技术是一种通过触摸进行交互并获得力反馈的方式。相信大家已经相当熟悉。比如当手机接收到信息时会产生震动,这是一种简单的触觉反馈形式。相信所有任天堂64的玩家都仍然记得Rumble Pak(摇杆震动器)在射击游戏中提供的感觉。

对VR而言,触觉反馈不能只是单纯的信息震动通知。当我们伸手触摸一个虚拟对象时,如果手上没有任何感觉,这有可能会打破体验的沉浸感。我们习惯于通过触觉来与真实对象进行交互,一旦虚拟现实无法为我们提供这样的感觉,我们就只能完全依靠视觉来感知具体的交互。
许多工程师正在研发触觉设备来为虚拟现实提供触感。其中一个例子是Dexmo,这款来自Dexta Robotics的力反馈手部外骨骼能够向用户的手和手指施加各种作用力。

它看起来像是一款相当巨大的硬件。触觉反馈要成为主流使用,其外形设计需要进一步优化。毫无疑问,未来我们将会看到更轻巧的触觉可穿戴设备,或者我们甚至不需要佩戴任何机器手套。Ultrahaptics是一家通过声波创建触觉反馈的公司。有趣的是,他们的技术不仅局限于虚拟现实。借助他们的技术,空中触觉UI控制可以应用于一系列的场景,比如说汽车。

延伸阅读:Ultrahaptics与哈曼合作,为汽车提供超声波触觉反馈
3. 本体感觉
在设计VR时,设计师可以很容易地陷一个误区:亦即我们面对的是一位“理想”用户。我们假设他们拥有完美的平衡感,属于平均身高,视力百分百正常,不需要厚厚的眼镜等等。一般来说,所述问题很容易克服,但VR存在一个独特的因素需要我们进行更多的思考:用户的本体感觉。
本体感觉是指我们对身体各部位相对位置的感知。借助本体感觉,我们就算闭上眼睛也能知晓身体的空间位置。本体感觉可以为我们提供一系列的帮助,但部分用户的本体感觉比其他人更加糟糕。

Timoni West在描述谷歌Tilt Brush(用于3D绘图的VR工具)给出了一个例子,“我们没有完美的本体感觉,而VR则放大了这一点。在2D中绘制直线非常困难,而这在3D中是不可能的事情。知道手臂末端位置同样十分困难。”

当在VR中使用虚拟手部时,用户可以搭配以自然的本体感觉,从而令交互变得更加直观。当然,如果用户双手的虚拟呈现不能同步,这将会令用户感到困惑。总之,严重依赖用户的本体感觉可能会使虚拟体验充满挑战。
4. 声音
虚拟现实的声音设计本身就是一个全新的领域,其涉及甚至是专业声音设计师都从未遇到过的新方法。从UX或UI设计师的角度来看,主要问题是声音对沉浸式VR体验来说至关重要,而且对混合现实体验非常有用。
在VR中,声音用于模拟一个全新的环境。在以往,音乐,电影和游戏的音频混合基本上不考虑空间性。但对于VR来说,声音设计师必须创造“3D音频”或全息音效。对于这种音效,你必须呈现出不同的方向与距离。
https://soundcloud.com/jack-n-jil/3d-sound-the-sound-of-water#t=0:00
想一想,从后面传来的声音与从前面传来的声音是否存在区别;从远处传来的声音与从近处传来的声音又是否存在区别。来自移动对象所发生的声音呢?当用户只佩戴搭载两个固定位置扬声器的普通耳机时,这将成为一个相当巨大的挑战。我们需要实现自然VR音频,以免打破体验的沉浸感。
在混合现实中,体验将涵盖来自设备的音频和现实世界的声音。你使用的声音类型将取决于交互目的。如果你正在设计旨在帮助处理现实世界中任务的虚拟UI,你可能会采用类似于平板应用程序的方法,使用与手势同步的音频提示。视频中的Clear App就是其中一个例子。

除此之外,请记住你正在面对一个三维环境。你是否可以使用声音来提示用户视场外的元素呢?如果用户在一个地方与某个对象进行交互,这是否会在其他地方生成声音呢?
5. 最后的想法:试错
正如文章开头所说,我们的目标是理解如何协调不同的感官以创建出自然而直观的体验。你可能会认为本文列出了一系列难以克服的挑战,但问题的解决方案可能比你想象中更容易。对于在虚拟现实这一全新领域中的拓荒者而言,这是一个不断试错的过程。VR设计过程几乎需要我们立即进行测试。而当你在测试的时候,需要填充的感官差距将会显露出来。了解本文所述的内容应该能帮助你更快地发现问题。

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