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VR交互设计(一):虚拟世界交互起源——3DOF

2019-10-29 22:20 weila

VR行业潮涨潮落,蛮荒生长,各大VR厂家都在争取成为标准制定者。

VR行业潮涨潮落,蛮荒生长,各大VR厂家都在争取成为标准制定者。

从2014年 Facebook 收购 Oculus 开始算来,当前这一波VR浪潮已经持续了5年之久。

5年间VR行业潮涨潮落,经历了盛夏与寒冬,直到2019年 Oculus Quest 的发布,头盔销量、内容销量、用户口碑的爆炸式提升,才算是引领蛮荒时期的VR行业杀出一条血路。

从3DOF的 DK1、Cardboard 到6DOF的 Oculus Rift ,国内外从业者就空间定位、计算平台、交互方式等方向展开了激烈的探索与纷争。

各大厂家都希望在乾坤未定之时,在某一个领域弯道超车,成为下一个标准制定者。

一、了解3DOF

首先,我们来聊聊3DOF是什么?

所谓3DOF,就是指物体具备在X、Y、Z 三轴上旋转的能力。常规方法是使用陀螺仪来捕捉用户头部旋转,并呈现全景画面中相对应的部分,从而使用户在视觉上拥有被场景包裹的感受,实现基础的视觉沉浸。

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“YAW”是指绕Y轴旋转;“PITCH”是指绕X轴旋转;“ROLL”是指绕Z轴旋转

在3DOF的VR体验中,一切观察的基点都来源于头部的视角,用户就像一个被装在电线杆上可以任意旋转的摄像头。无论你是顶天立地的壮汉还是娇小玲珑的妹子,你的视角都会被强行拉回在预设的高度——3DOF中,众生平等。

3DOF头盔无法自动捕捉用户视野高度,极少数应用可以通过手动输入数值的方式来标定一个高度

因此,3DOF头盔的弊端也随之暴露出来:

无法通过头部位移的微动作来调整视距(全身位移可以通过移动观察点来实现),看得见摸不着; 无法自动捕捉用户身高来匹配视野高度,影响沉浸感。

3DOF的头部交互主要是通过射线投射(Ray casting)的方式来进行操作。其原理是,从标定的视野中心向正前方射出一束射线,射线与空间中的界面产生交集。

常规的交互设计中会将双目视线中央的一条线作为视中心,这样一来视中心的射线就会和界面产生交点,从而引导用户的视线落焦在相应的信息上,也就是常说的 Cursor(光标)。

双眼自带红点瞄准器,指哪打哪(仅头部瞄准时射线多数会被隐藏,只显示落点,图中射线仅用于展示)

常见的头部行为有以下几种:

环境感知:通过3自由度旋转来观察周边环境,标定自己的位置,感知空间; 获取信息:浏览环境中的信息载体和功能区域; 功能操作:借助Cursor+Loading完成选择、确认等具体操作。

无手柄时,常用Cursor选择+倒计时Loading的方式执行确认操作

三、3DOF – 手部交互

说完头,我们再聊聊手。

3DOF的代表产品是光学外壳+手机组合的 Google Cardboard 和 Samsung Gear VR,以及集成的VR一体机 Oculus GO(国内小米贴牌) 和国内大朋、PICO、爱奇艺等一众一体机产品。

3DOF头盔产品

这一类VR头盔主要是通过配备单手3DOF的蓝牙手柄来进行交互操作。

虽然蓝牙手柄外观形态多样,但是其主要功能大致相同。一般都会配备一个拇指操控具有滑动、按压功能的区域,一个食指操控的按键区域。

在握持状态下,这两个手指操控区的灵活性、独立性、准确性相对更强。而Oculus在未来又增加了一个中指操控区域,更将这种交互方式运用到了极致。

3DOF VR一体机标配蓝牙手柄功能