交互设计一虚拟世界交互起源

　　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OculusQuest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OculusRift，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。
　　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。
　　二、3DOF头部交互
　　3DOF的头部交互主要是通过射线投射（Raycasting）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CursorLoading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GoogleCardboard和SamsungGearVR，以及集成的VR一体机OculusGO（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。
　　3DOFVR一体机标配蓝牙手柄功能
　　单手3DOF手柄的基础交互方式与头控相似，手柄只有三轴旋转功能，没有移动功能，并且都采用了Cursor指向的方法，来选择目标完成操作。
　　只是手柄交互中，由于手部转动与头部转动并不同步，因此往往会把指针射线显示出来，更加便于捕捉手柄指向的移动轨迹。
　　常见的手部行为有以下几种：
　　指向性操作：通过射线指针执行选择，配合圆盘或扳机键执行确认、瞄准、位移等精确操作；
　　拖拽滑动操作：通过射线指针选中一片区域，通过长按圆盘或扳机，进行拖拽操作，甚至可以实现比如钓鱼甩杆的动作；
　　功能性键值设置：游戏中的射击、跳跃、左右移动等常规游戏操作指令，以及返回、回到主界面等快捷操作指令。
　　手柄指针与空间内界面的响应
　　互动式内容中常常采用抛物线式的虚拟射线落点标记来完成瞬移操作；在虚拟空间中采用这种位移方式，可以降低晕动症的发声，但是也会降低沉浸感
　　以虚拟手部为圆心，通过3轴旋转模拟枪支射击；由于无法移动枪支模型的位置实现三点一线的仿真射击姿势，因此必须借助射线瞄准
　　模拟钓鱼的甩杆动作、模拟手势拖拽动作等交互方式
　　四、3DOF交互中的障碍
　　在3DOF的VR设备中，基础的视觉感知、功能完成都可以被解决，但是在VR最重要的指标沉浸感上面，还有很多障碍需要突破。
　　位移：VR中的移动大致分三种，方向键平移、跃进式瞬移、真实移动，而这三种之中，又各有优劣（后续文章会单独讨论VR中的位移）。但就沉浸感这一点上而言，真实移动无疑是最佳方式。
　　微动作：在真实情景中，每个人都有非常多的微动作，用来进一步认知当前环境。比如：抓起一颗小石子，把手凑近眼睛，同时头部微微前倾，观察这颗石子。而3DOF无法移动的缺陷，就注定用户很难通过自然的方式进一步探索虚拟世界。
　　自由度：在3DOF设备中，主要操作行为依然是单点的瞄准、点击、拖拽，在体验上更像是传统键鼠手柄的增强版，而这种方式，必然限制了内容制作者的创作空间，无法体现出VR更加丰富的交互形态。
　　由于这一阶段的内容方、平台方受制于硬件技术方案，难以提供令用户满意的互动性内容。
　　因此这一时期的平台方，大多以提供全景视频，模拟巨幕影院，3D视频等被动型内容为主。
　　同时，由于3DOF设备普遍成本较低，技术方案相对简单，在普及VR认知方面起到了不可忽视的作用。当然，由于很多劣质的手机VR方案，也带给用户很多负面反馈，从而对VR产生抵触心理。
　　众多VR产品在3DOF这条支线上走的极其迅速，却始终看不到未来。而3DOF玩家们在这个新世界里面束手束脚的探索一番后，只能怀抱着莫大的遗憾和失落，将其束之高阁。
　　但是他们对虚拟世界的憧憬，始终都在。
　　关于3DOF交互的内容就先写到这里吧，VR中其他技术点的分享会在后续文章里一一阐述。
　　第一次写这种类型的文章，有疏漏错误之处欢迎大家批评指正，同时也希望能和大家一起互相交流，共同探索这个全新的领域。