vr|元宇宙技术考( 三 )_

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坏的交互体验相当于给用户设置了不必要的“门槛“。同时限制了开发者在元宇宙中精心勾勒世界的能力。交互决定了元宇宙能被用户接受的下限，但同样，好的交互能给用户参与这个世界带来无限可能。由于VR和AR的形式不同，我们分别来看这两个入口的硬件和软件交互。
VR硬件，满足基本需求容易，扩展很难。VR的基本设计思路是产生人工刺激从而打造虚拟的感觉。电影《黑客帝国》的脑机接口和电影《头号玩家》的VR加上体感衣的组合就是这样的畅想。但目前的VR硬件的主流配置还是在头显上做文章。
由于用户需要带着遮蔽双眼的头显来体验VR，保证在移动过程中的安全和设置游玩边界就显得至关重要。定位追踪技术在实现上主要分为两类，即“Outside-in”和“Inside-out”。Outside-in追踪定位技术需要在房间里放置传感器。消费者需要额外在定位设备上多花一笔钱之外，该方案还对布置空间的大小做了要求。
2017年微软Hololens采用Inside-out方案后，这种摆脱外部设备的追踪技术便迅速开始取代之前的方案。Inside-out追踪定位技术能够实现设备的无绳化。随着机器视觉算法的逐步成熟，Inside-out方案仅靠VR头显上的摄像头即可准确定位，有效降低了硬件成本。Inside-out方案是使用相应的算法计算出物体的位置信息（包括三轴及旋转共六个自由度，这就是6DOF的含义）。
随着算法及算力的成熟，VR设备从初期的3DOF向6DOF演进。如Oculus推出首款6DOF一体机Oculus Quest；Pico将其3DOF的Pico小怪兽升级为6DOF的Pico Neo。在用户输入端，手柄控制依然是目前主流，方式是融合Inside-out6DOF头动+6DOF手柄交互。代表厂商包括Oculus Quest、Pico、Nolo（凌宇智控）、Ximmerse（燧光）等。（图片：Outside-in原理示意图）

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VR手柄的设计在不同厂商的设计上有较大不同，但通常都会以摇杆、触摸板、操作按钮，配合握柄传感器进行交互的方式作为解决方案。但手持控制器的操作方式在内容开发者的适配和用户的学习上，仍然存在门槛。裸手交互，放弃采用控制器的方案便逐渐被提到台前。
该方案需要识别出手部骨架的关键点，辅以算法来识别手部的姿态和位置。裸手交互的硬件方案包括RGB摄像头、3D摄像头（TOF、结构光、双目视觉）和数据手套等。
目前业界在该领域仍然是探索的姿态，Leap Motion、uSens采用的是双目红外相机方案，但在操作精度上还不能令人满意。Meta公司提出的是智能手套的解决方案，同时通过每个手指上放置执行器（actuator）来实现拟真触觉。虽然该方案保证了精度，但成本（原型机成本约5000美元）是个大问题。
除了这些控制器的改良，VR座舱、万向跑步机等等一系列VR交互配件的研究才刚刚开始。VR头显配合控制器的解决方案目前只是仅仅的把VR设备从“不好用”提升到了“能凑活用”的水平。未来在交互硬件上的研究和发展还有很长的路。
VR软件，走出“虚拟桌面”，身临其境还有多远？虚拟现实的操作优化同样是交互的重要技术方向。结合VR的显示特性使得虚拟现实OS有望成为首个3D化操作系统，但目前对于虚拟OS的应用开发是建立在移动端OS样态的继承之上的。虚拟现实OS在操作系统和底层软件上继承了移动端特性。
视觉上，用户目之所及即为操作界面。好处是在3D图形渲染、内容传输、显示上相比平面显示器存在巨大优势。但受限于视野，虚拟显示仍无法逃脱以操作对象为导向的呈现方案。这导致使用VR的控制台虽然拥有着控制器的多功能，但在交互上仍然要受限于“桌面应用”的尴尬境地。