如何更適用于3D世界 淺談VR UX的感官設計

　　2018年04月16日，虛擬現實設計者需要創建支持3D環境的體驗。這種環境可以是完全模擬(虛擬現實)，又或者是融合數字疊加(混合現實)。作為人類，我們一直都在3D環境中導航。我們的感官使得我們能夠熟練地做到這一點，而VR的許多方面都依賴于這些相同的感官。

　　創建直觀的虛擬體驗需要我們考慮設計過程中的感官。如果不這樣做，我們可能會給用戶帶來不自然甚至令人迷失的感覺，從而打破體驗的沉浸感，甚至有可能令用戶從此遠離VR。在本文中，我將與大家一起探討VR設計師目前正在努力克服的感官因素。

　　1. 視覺

　　1.1 視覺輻輳調節沖突

　　我們先從最明顯的感官開始：視覺。VR頭顯搭載了一對透鏡和屏幕。透鏡能夠改變屏幕上的焦距，從而使眼睛相應地進行聚焦。

　　這帶來的副作用是，我們的眼睛無法適應虛擬距離，我們的眼睛實際上仍然聚焦于鄰近的屏幕上。這可能會導致眼睛疲勞，或者視覺輻輳調節沖突。特定用戶對此更加敏感，特別是需要佩戴眼鏡來幫助自己聚焦的用戶。

　　可以繞開這一點的解決方案不是太多，但隨著頭顯的進步，這個問題的嚴重性已經逐漸降低。然而，我們在為VR進行設計時仍然需要注意這一點，尤其是如果用戶需要長時間使用頭顯或不斷改變焦點。

　　1.2 混合現實中的聚焦問題

　　混合現實不存在視覺輻輳調節沖突問題，因為用戶面都的是一個真實世界。但混合現實同樣會帶來其他問題。MR頭顯的攝像頭和傳感器和傳感器主要是用于構建真實環境的圖像，然后虛擬元素將疊加在現實世界之中，有時候這會與用戶的自然焦點產生沖突。

　　MR設計者需要考慮如何在現實世界中表現虛擬元素。擺放在平坦表面上?倚靠墻壁?令其漂浮在空中?它可以移動嗎?應該為其提供與光源相匹配的陰影嗎?即使你已經考慮到所有這些因素，但在實現起來也十分困難，有時會在虛擬元素和真實世界之間焦點轉換會變得十分尷尬。

　　諸如HoloLens這樣的MR頭顯在這一方面的處理相當不錯，但這還遠遠不夠。在MR中移動元素通常需要非常精確的用戶手勢。任何熟悉HoloLens的用戶都知道照明是一個明顯的問題。在存在大量光照的環境中，虛擬對象可能會顯得模糊。有廠商針對光線充足或光線變化的環境而使用不同透明度的薄膜來遮擋透鏡。設計師面對一項如此先進的技術但又不得不尋求這么一種低技術含量的方法，這確實令人感到遺憾。希望即時照明調整能夠成為未來版本的要求。

　　1.3 計算機視覺

　　計算機視覺是指能夠支持計算機處理視覺信息和理解三維空間的技術。我們已經為今天的計算機視覺發展付出了巨大的努力，而混合現實完全依賴于這項技術。要實現精確計算機視覺，我們可以采用不同的技術途徑。一些計算機視覺可以掃描3-4米內的用戶和其他人，有些計算機視覺則可以掃描最遠300米的距離。

　　頭顯所搭載的計算機視覺的局限性將會影響你置放虛擬對象的方式，特別是對涉及視覺滯后的情況。當用戶四處移動時，虛擬對象必須符合情景地出現在環境之中。MR頭顯需要掃描環境(通常是用戶前方的環境)，并且自然地投影和移動對象。頭顯的計算機視覺質量將直接影響MR體驗的延遲程度。

　　對于Leap Motion而言，計算機視覺是他們實現手部追蹤引擎的關鍵，這允許他們精確創建用戶手部的虛擬呈現。

　　2. 觸覺

　　現在許多VR體驗都是通過虛擬手部來幫助用戶與環境進行交互，但目前大部分的模擬都無法在VR中為你提供任何觸感。通過應用觸覺反饋技術，我們可以縮小真實與模擬之間的差距。

　　觸覺反饋技術是一種通過觸摸進行交互并獲得力反饋的方式。相信大家已經相當熟悉。比如當手機接收到信息時會產生震動，這是一種簡單的觸覺反饋形式。相信所有任天堂64的玩家都仍然記得Rumble Pak(搖桿震動器)在射擊游戲中提供的感覺。

　　對VR而言，觸覺反饋不能只是單純的信息震動通知。當我們伸手觸摸一個虛擬對象時，如果手上沒有任何感覺，這有可能會打破體驗的沉浸感。我們習慣于通過觸覺來與真實對象進行交互，一旦虛擬現實無法為我們提供這樣的感覺，我們就只能完全依靠視覺來感知具體的交互。

　　許多工程師正在研發觸覺設備來為虛擬現實提供觸感。其中一個例子是Dexmo，這款來自Dexta Robotics的力反饋手部外骨骼能夠向用戶的手和手指施加各種作用力。

　　它看起來像是一款相當巨大的硬件。觸覺反饋要成為主流使用，其外形設計需要進一步優化。毫無疑問，未來我們將會看到更輕巧的觸覺可穿戴設備，或者我們甚至不需要佩戴任何機器手套。Ultrahaptics是一家通過聲波創建觸覺反饋的公司。有趣的是，他們的技術不僅局限于虛擬現實。借助他們的技術，空中觸覺UI控制可以應用于一系列的場景，比如說汽車。

　　3. 本體感覺

　　在設計VR時，設計師可以很容易地陷一個誤區：亦即我們面對的是一位“理想”用戶。我們假設他們擁有完美的平衡感，屬于平均身高，視力百分百正常，不需要厚厚的眼鏡等等。一般來說，所述問題很容易克服，但VR存在一個獨特的因素需要我們進行更多的思考：用戶的本體感覺。

　　本體感覺是指我們對身體各部位相對位置的感知。借助本體感覺，我們就算閉上眼睛也能知曉身體的空間位置。本體感覺可以為我們提供一系列的幫助，但部分用戶的本體感覺比其他人更加糟糕。

　　Timoni West在描述谷歌Tilt Brush(用于3D繪圖的VR工具)給出了一個例子，“我們沒有完美的本體感覺，而VR則放大了這一點。在2D中繪制直線非常困難，而這在3D中是不可能的事情。知道手臂末端位置同樣十分困難。”

　　當在VR中使用虛擬手部時，用戶可以搭配以自然的本體感覺，從而令交互變得更加直觀。當然，如果用戶雙手的虛擬呈現不能同步，這將會令用戶感到困惑。總之，嚴重依賴用戶的本體感覺可能會使虛擬體驗充滿挑戰。

　　4. 聲音

　　虛擬現實的聲音設計本身就是一個全新的領域，其涉及甚至是專業聲音設計師都從未遇到過的新方法。從UX或UI設計師的角度來看，主要問題是聲音對沉浸式VR體驗來說至關重要，而且對混合現實體驗非常有用。

　　在VR中，聲音用于模擬一個全新的環境。在以往，音樂，電影和游戲的音頻混合基本上不考慮空間性。但對于VR來說，聲音設計師必須創造“3D音頻”或全息音效。對于這種音效，你必須呈現出不同的方向與距離。

　　想一想，從后面傳來的聲音與從前面傳來的聲音是否存在區別;從遠處傳來的聲音與從近處傳來的聲音又是否存在區別。來自移動對象所發生的聲音呢?當用戶只佩戴搭載兩個固定位置揚聲器的普通耳機時，這將成為一個相當巨大的挑戰。我們需要實現自然VR音頻，以免打破體驗的沉浸感。

　　在混合現實中，體驗將涵蓋來自設備的音頻和現實世界的聲音。你使用的聲音類型將取決于交互目的。如果你正在設計旨在幫助處理現實世界中任務的虛擬UI，你可能會采用類似于平板應用程序的方法，使用與手勢同步的音頻提示。視頻中的Clear App就是其中一個例子。

　　除此之外，請記住你正在面對一個三維環境。你是否可以使用聲音來提示用戶視場外的元素呢?如果用戶在一個地方與某個對象進行交互，這是否會在其他地方生成聲音呢?

　　5. 最后的想法：試錯

　　正如文章開頭所說，我們的目標是理解如何協調不同的感官以創建出自然而直觀的體驗。你可能會認為本文列出了一系列難以克服的挑戰，但問題的解決方案可能比你想象中更容易。對于在虛擬現實這一全新領域中的拓荒者而言，這是一個不斷試錯的過程。VR設計過程幾乎需要我們立即進行測試。而當你在測試的時候，需要填充的感官差距將會顯露出來。了解本文所述的內容應該能幫助你更快地發現問題。