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龚勋 《VR的第四维度 —触觉设计》

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大家好,今天我给大家分享一个关于触觉设计。我现在这里主要是想给应用开发者去提供另外一个思路,从VR的第四维度,去做一个触觉的设计。为什么叫第四维度呢?我们一般提到VR都会说视觉效果,戴上头盔根据头部的转动,我们可以看到不同的画面,所以我们看到的都是三维的世界,那我现在给大家分享的就是,想从另外一个角度,去看VR怎样去带给你更加沉浸式的体验。
现在给大家说一下VR的目的,virtual reality 叫“虚拟现实”,虚拟现实是干什么的?顾名思义,虚拟现实就是虚拟一个不存在的场景,然后让玩家看到这个场景,并且身临其境的体验到这个不存在的场景,那我们要达到这种目的,我们需要做什么,就是追求最大程度模拟人类的感官,我们一直都集中在视觉上面,这个没错,为什么?因为视觉是人类第一大感官,从生物上说,视觉呢是在人脑里面占有神经最多的一种感觉器官,而且它也是靠人类的大脑控制,和人的大脑是联系最紧密的。为什么这么说?举一个例子,之前BBC纪录片拍过一个纪录片,给实验者脑袋上戴着一个装置,拍实验者看到的画面,然后在不告诉实验者的情况下,这装备还有一个功能是可以记录你眼睛移动的位置,给实验人员戴上之后不告诉他具体目的,然后让他去进入一个场所,这些人进入之后会在场所里面,比如说social啊,会去玩啊,然后再回到实验室,科学家把数据拿出来分析,发现这些人的眼睛,停留最多的地方是在哪里呢?男性,停留最多的就是在美女身上,他们看美女的次数是最多的,女性呢看帅哥看的是最多的,所以我们都说,我们的眼睛是用来发现美的,也说明眼睛这个器官,其实很一大部分都是靠人脑自己去控制的,所以视觉是很重要的。比如说,它的处理能力很大,比方说我们的单眼,你可以认为它是一个4K,刷新率到了90的一个摄像机,每一秒钟我们看到的所有景象,都会被转换成有用的信息,让大脑去处理,比如说,打乒乓球,那个抽球非常快,专业的运动员为什么能接到这种球呢,非常快的抽球,其实这个也是我们眼睛,还有大脑的协同作用,因为我们眼睛是有预知的能力的,因为在击球的那一瞬间,专业的运动员就已经知道,下一个点会在哪里,然后他们就会让手去击打这个点。听起来好像很神奇,其实这个能力我们在平时一直都是运用的,为什么,如果说我们过马路,我们过马路的时候一定会去计算这辆车是以什么样的速度过来,我要以什么样的时间,什么样的速度去过这条马路,所以这其实都是我们的预知的能力。视觉是非常强大的。所以我们的VR最初也是针对我们视觉来开发的。
触觉为什么重要?

但是现在说到触觉,为什么我们现在觉得触觉也非常重要呢?BBC做过一个纪录片,是说触觉神经是能够感知到很多的信息比如说压力、什么东西触摸到了我,这些都是由皮肤组成的信号告诉我们大脑。这时候来了一个壮汉,触觉在我们受到伤害的时候会异常的灵敏,告诉我们身体在受到伤害,所以其实触觉也是非常强大的,在这个视频里面,BBC说,视觉跟触觉是人类最发达的两个感官,那触觉,它的特点是什么,我这边列了视觉还有触觉,它们不同的特点,其实也是想告诉大家,我们在设计游戏的时候,应该怎么样去针对不同的特点去设计不一样的东西。
比如说视觉,我们说它有发现美的功能,那视觉可能就更多的需要场景有特点,不一定说非常的逼真吧,要有特点。然后触觉呢,触觉它的一个非常关键的地方,它是反应迅速的,就好比如果有一根针在你面前,当你触摸这根针的时候,你会马上的把手抬起来,这是神经级别的一个反射,所以它非常的迅速而且是可靠的,另外呢,它也非常的原始,为什么说原始,其实从生物进化论的角度来讲的话,我们都是从单细胞进化而来的,单细胞的时候,我们这个时候是没有什么视觉,没有什么听觉的,只有应激反应,应激反应其实也可以算是触觉的一部分,那我们在进化的过程中呢,也一直都保留了这一些东西,那类比一下,家里如果有小狗小猫的肯定都知道,当你坐在小猫小狗的旁边顺它的毛、摸它,它一定会非常乖,躺在这里就不动了,人也是一样,你如果去按摩的时候,正规的按摩,你一定也会觉得非常的舒服,一动都不想动对不对,所以它是非常原始的,存在于我们内部基因里面的。然后它也是非常真实的,我们经常有会听到说,有幻听、幻视,这种幻觉的东西,但是触觉我们倒是很少听到有这样一个东西。因为触觉它是一个被动的输入的器官,它没有一个主动的过程,所以它非常真实可靠那我们在VR里面也是利用这样一点,去给玩家传达这样一个真实可靠的信息,让他们能够更加沉浸在这个游戏里面

触觉和视觉的现状

那我们现在说一下视觉还有触觉两个在VR领域目前的状况。视觉效果呢,现在在VR领域是日益成熟了已经,可以说有很多难点都在突破,比如说分辨率、眩晕、刷新率等等,说一个最简单的例子,就是我们VR头盔上我们都知道有一个透镜,这个透镜是干什么用的呢?其实大家应该很多都知道,这样一个屏幕这样挨着你眼睛你其实什么都看不见的,这个透镜其实用光学的原理它能够把这么近的一个镜片相当于帮你拉扯大了,拉得更远一点让你能看得清。但是这样有一个非常棘手的问题是什么,它会有畸变,你如果你的图形是正常的图形,比如说这个直线,那你在边缘看到的其实是个弯曲的曲线,这非常影响体验,如果不解决的话,基本上VR也很难去玩,但现在HTC也好,Oculus也好,已经基本上解决了这样一个问题,那你想我们要靠一个什么样的东西去解决呢?肯定是算法,如果我们单眼2K的分辨率,这么多的像素点,如果要去矫正它,这多么大的计算量,所以我们现在的头盔之所以能够变得这么高的分辨率的话,它也是在于这些算法的成熟和进步
触觉呢,可能大家会觉得很简单,就是一些震动反馈的效果,但其实呢,因为现在大家一直对它不是非常的重视,所以它一直停留在比较基础的阶段,包括它设备会很笨重,不便于携带等等,当然它是通过不同的面,可能有不一样的解决方案,我先可以说一下我们自己,我下面可能会结合我们自己的产品,说一下触觉的设计,因为触觉的设计确实在国内来讲的话基本上没有同行,所以这是一个非常新的概念,也是一个非常新的领域,那我会更多的结合我们的项目,我们的产品,会去讲我们当中是怎样去做这些设计的,因为只有这样才能够说的更实际一点。
现在可以看到,我们现在的国外的一些摸索,但是这些东西都非常有局限性的,设备又比较笨重,也没有办法精确地控制,特别是这种类似于滑翔的,很难有玩家可能会去买,除了真的是极客。还有这个背心,它可能有一个问题就是,我们当时在搜集资料的时候看到它有很大的一个变压器,就是接110伏的或220伏的给里面的振子充电,这个非常的麻烦,你想一下,哪个玩家会戴一个这么笨重的设备,然后坐在自己的位子上去玩游戏呢。
所以这都是我们现在面临的一些问题。然后我们自己,我们内部在开发的过程中呢,因为也看到了这些问题,我之前说过,我们公司是从实感、体感技术发家,也有一些交互设计的基因在里面,所以我们一直在考虑,VR怎样让玩家能够更沉浸在里面,我们需要有怎样的交互手段在里面,所以我们后面想到了需要有一个力的反馈作用,然后我们就做了一件背心,我们这个背心主要有两个比较核心东西,一个是这个核心,还有一个是力作用单元,核心里面用的是英特尔的Curie的芯片,这个芯片除了控制力作用单元的震动以外,还可以去收集一些信息,因为Curie里面有一个内置的三轴的陀螺仪,所以它能知道你身体转动的方向,这样的话,你除了有头盔的转动,你还知道你身体的转动,这是一个输入那输出触觉就是力作用单元,一共有八个力作用单元,前面六个,后面两个,为什么这么设计,后面可以跟大家说。然后还有,我还列了几个盔甲,皮革,我们用的这些材料,其实这些材料对触觉反馈还是非常重要的,为什么这样讲,我们也留在后面可以跟大家分享一下。背心给玩家带来什么,或者说玩家希望力反馈的背心能给自己带来什么,玩家可能会想要第一个,触觉,想要它便携易带,你想一下,如果带了这么一个变压器,我还能沉浸式的玩吗?玩不了了。我们都知道VR头盔有一个诟病是什么,就是有一条辫子,那如果你再加一个尾巴,我觉得大家都不用玩了,玩家需要的是什么?就是真实的游戏的体验,其中还有非常重要的作用,就是游戏内容我们需要准确的匹配它,现在很多背心非常有问题,因为它只是作为一个音频的输入,音频输入到背心,有低音震动它就会去震动,其实这个是非常不准确的,如果说你的子弹可以发低音,其实子弹发的都是尖叫的声音,我们就比如它可以去发重低音之类的,玩家会非常confuse,为什么别人中枪了我要震动?所以这就是游戏内容准确匹配的问题。然后我们就在Curie芯片上做了一个通讯协议,我们可以让我们自己,或者是其他的开发者调用我们的方法,可以去控制不同的震动,不同的震动的位置,以及它的时间,然后去做出不一样的反应,所以很有意思。我们和深圳某个大厂做过一些合作,先描述一下场景,当时我们试玩了一个关卡,这个关卡是一个丧尸来打你,然后我当时就带着我们的背心体验,看见丧尸一巴掌拍过来,然后我觉得非常surprise的是我这里的几个震动的力作用单元是1,2,3这样依次过来的,就好像是被划了一下,所以非常的逼真。当背后受到攻击的时候,背后也有震动,我自己觉得是解决了游戏史上的一个难题。一般枪战动作类的游戏里面,你被攻击到了,我们需要怎样告诉玩家你被攻击到了,最常用的方法就是闪红,有了这个背心之后,其实我们就脱离了三维的一个世界,不光是眼睛可以看,而且身体也能够感受到。我们目前背心是做了一个unity 3D还有UE4的插件,可以帮助大家可以比较快速的适应到自己的游戏里面,我不知道有没有人会提出一个问题说,我被子弹打了,我被刀砍了,这种感觉我能被模拟出来吗?是,能够被模拟出来,真的是被打一样,大家应该都知道什么叫催眠对不对,其实催眠非常的常见,我们在看电视,看电影,广告,其实都是对我们的一个催眠,大家不要把催眠想的非常的难,那为什么说我们的背心,触觉反馈可以达到一个被枪击中,然后被刀砍的感觉呢?其实也是因为VR,因为催眠最重要的一点是什么,是割断你和外界的联系,让你沉浸在另外一个世界中,而VR是一个天然的催眠体,你戴上了他,你看不到外面的世界。当你前面有枪,“啪”打到你,这个时候配合一个震动,就算是比较微弱的一个信号,你大脑也会把它放大,告诉你被打中了,刀砍也是一样的效果。

开发经历

还有一个就是开发经历盔甲的面料、衣服的面料都非常的重要,其实这也是考虑到人体工程学的东西,在触觉方面,触觉其实是非常原始的一种感觉,我们看一些综艺节目应该都知道,就是叫那些明星然后去把手放到这个箱子里面,里面可能有一些是虫子了,可能是毛茸茸的,也可能是黏糊糊的,当你手触到这个东西,你就知道你到底是厌恶它还是喜欢它,这个是人的一个本能的东西,所以触觉的载体,也就是这个背心也是非常重要的,当如果你的东西裁剪的非常差,我这一穿起来就非常的别扭,那我的面料我一摸起来我就觉得非常的刺激皮肤,那这些东西其实都是和带入感相违背的,它是直接给你有一个带出的感觉,它其实是不能够帮助玩家能够更加沉浸在这个游戏里面,是非常一种不好的体验,所以我们当时就根据我们当时的设计师们的意见还有我们当时找了好几百号人一起来去穿,胖的瘦的矮的,但初期的开发版本我们需要让一件背心能够适应不同的人的身材,所以我们做了一个设计,就是背后是直接可以去拉一个魔术贴,这样身形和背心更加的匹配,振子才能发挥出它更大的功效。
然后还有力作用单元的放置,力作用单元的话我们放的是前面六个,背后有两个,然后我们当时也遇到了一个问题,我们应该把后面两个的力作用单元放到哪儿,我们一开始是把它放到游戏里面攻击最多的部位,背后,但是非常的别扭,因为想象一下,如果你坐下去,两个圆滚滚的东西就抵到你的背上,这是非常难受的一个设计,所以,在针对触觉的设计上我们做了非常多的一些探讨和一些设计。
触觉和视觉一样是,是人的非常强大的感官,视觉里面如果有穿帮的东西,对玩家来讲,它就是一个带出感的东西,他就会觉得,突然整个世界就崩塌了,触觉也是一样,当你设计的东西不符合现实的时候,那玩家就体会不到你想要的这个设定的感觉
然后还有背心震动参数的设置,我们背心针对触觉做了几个参数的设定,一个是震动的强度、震动时间、力作用单元的个数还有它的节奏,我们是怎么设计呢?第一个是市场分析,我们是在steam上,勾选游戏种类,勾了一个动作类,发现动作类的游戏基本上就占到了一半,而有成熟体验的游戏呢,基本上都会有被攻击的情形,都是基于第一人称开发的,那如果对于我们自己开发者的话,你们想要一些什么样子的一些触觉的体验呢?其实自己就会要想好,提炼一下你们自己的场景,哪些场景需要用到触觉,比如说,我们被子弹攻击,这非常常见,然后被刀砍,也非常常见,这些被攻击的这些效果,都是需要有震动去配合的。然后还有一些,比如说炮弹在你旁边爆炸,然后飞机飞过,那这些其实都是可以用震动去模拟我们现实的感受的,因为一架飞机飞过的时候,它或者是炮弹降落在你旁边爆炸的时候,都是有那个冲击波的对不对,我们都是会感受到震动的。然后我们可以通过触觉这一个反馈的效果,去提高玩家他的沉浸感。然后就是参数的设计,针对这些场景我们要怎样去设计参数,比如说一个子弹发过来,我的震动强度是多大,飞机飞过来,震动强度是多大,时间是多长,节奏是怎么样,最简单的肯定就是枪击了,震动目前我们设置在代码里面是0到100个数字去控制的,枪击的效果大概是在50-60,时间大概是800个毫秒,因为子弹攻击非常的短促,非常的有力,所以你这部分的效果就必须要模拟现实的物理的环境,这样你才会达到有让玩家沉浸在这个世界当中,如果你说一个子弹飞过来之后打倒你身上你让它震个5秒钟,我相信玩家一定以为是在看《让子弹飞》。然后数量也不一样,比如说有全部震动的,飞机飞过来或是炸药在爆炸的时候,那这个时候我们体验的感觉又是不一样的,我们需要配合画面,如果你的爆炸非常的强烈,那你一定受到的冲击波时长会比较长,那这个时候震动的长度就要变长,强度也会需要随着时间减弱。针对背心我们其实,我们设置了九个场景,被子弹攻击、被炮弹、飞机等等这些场景的提炼,我们自己是做了一个设定,但是肯定有不一样的场景是我们想不到的,所以我们也会开放接口,然后大家可以去,随意的去调试自己的这些参数。
美学,这个好像和触觉没什么关系对吧,但是我想跟大家说一下做产品的一个观念。做一个产品最重要的,就是最基础的就是下面的功能需求,任何一件产品,肯定是来源于一个功能的需求,他有这样的需求你才会去做这个产品,所以它是金字塔的一个塔底,然后后面,中间两层就是怎样去实现它,怎样让玩家会接受它,比如说面料的选择、裁剪、电路的设计等等,然后最上一层就是美学的设计,其实美学一直是非常重要的,因为可以说是人性的追求因为同样一件产品放到你面前,你到底选丑的还是美的,当然是美的对不对。
我其实想给大家主要说的就是希望开一个不一样的角度,让大家知道其实VR里面还有另外一个角度去设计游戏性,就像是触觉,现在其实国内很少有人去做触觉反馈,特别像是背包,背心,那里面有很多的玩法都等待被挖掘,但是现在因为人很少,我也希望大家有机会的话可以一起来去探讨这里面的一些交互的玩法,对VR的发展也是非常有帮助的,我个人认为,一般玩VR的话,这些玩家他需要的是什么,其实就是更多的沉浸在这个游戏里面对不对,那我也希望我们能够有一种途径去帮助玩家更多的沉浸在我们开发者去设定的这个世界当中,能够体验到我们这个世界的乐趣,谢谢。

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