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虚拟触觉来袭,VR世界究竟应该怎么“摸”?
2019-07-05阅读:1368行业

前不久,一年一度的电子娱乐盛会 E3 落幕,索尼的缺席让今年的 E3 显得有些成色不足,但好在VR 游戏集中发力,多少算是弥补了“三缺一”的遗憾。

 

用一句话概括今年 E3 上的 VR 趋势:软得精彩纷呈,硬度明显不足。

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经历了大浪淘沙的几年后,VR 外设的狂热逐渐冷却,前几年劣质头显、盒子扎堆的场面消失了,取而代之的,是更多沉淀下来的厂商,将注意力投向VR 内容的开发。

 

VR 游戏力作一个接一个,比数量更让人兴奋的,是主题上的跨越,用 VR打了好几年枯燥的射击、音游后,流行的冷兵器 ACT 游戏终于成了 VR 游戏界的扛把子,Vertigo Games 带来了《天境》的更新;Until you fall中还有身临其境的 VR “砍头”体验。

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VR 从贩卖体验到贩卖内容,一方面是“尝鲜期”的结束,剧情类游戏、3-5分钟的小短片无法再满足胃口,用户期待的是更多感官上的刺激;另一方面,也对外设提出了更高的要求。

 

想象一下,在 VR 游戏中,当我向对方射击时,除了看到飞溅的鲜血,听见倒地的声音外,还期待获得哪些感官上的反馈呢?

 

没错,是触觉。扣动扳机时的反作用力,才是 VR 沉浸式体验的关键所在。

 

01怎么“震”,是门学问

 

当我们与现实世界交互时,触觉不仅是最重要的信息来源,也是最直接的情感表达方式。

 

我们能从塞满杂物的包包里准确地摸出一把钥匙,能时刻感知周围温度的变化,会在击打硬物时感受到疼痛,以及,像电影《头号玩家》里一样,用手轻抚彼此感受心跳,这些都是拜触觉所赐。

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从很早开始,人们就尝试在电子产品中融入触觉反馈,震动就是最初级的形式。

 

以苹果为首,很多厂商开始在手机里加入线性马达,在屏幕上模拟出按压实体按键的触觉;SwitchXbox 等游戏手柄,则根据游戏内容配合不同的震动方式,保证你能在引擎轰鸣作响时,用双手感受到赛车的震动。

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 VR 世界中也不例外。一个普通的摇杆手柄,装上一个震动电机,一个简易的人机交互工具就诞生了,配合上游戏内容,摸到物体时震一下、发射子弹时震一下…

 

但震动与VR 追求的沉浸式体验是背道而驰的,说到底,此时的你依旧只是个“视觉动物”,因为震动不仅没把你的手带入 VR 世界里,反而时不时地提醒你一下,“你面前哪有什么小姐姐,都是大脑骗你的!”

 

震动的简单粗暴在于,它只作用于我们的皮肤,而无法产生“力”的反馈,你永远不知道自己拾起来的装备有多重。

 

为了解决这个问题,工程师们想出了一个叫 Grabity 的设备,它是一个类似钳子的装置,用户通过挤捏来拾取虚拟物体,只需要通过特征的震动,就能体会到“重量”和惯性。

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这样一来,皮肤、肌肉、肌腱和关节中的神经元都会被带动起来,也就更容易说服大脑相信“眼见为实”。

 

除此之外,还有更轻量化的解决方案,比如柔软的启动驱动器皮肤,它是一种极轻薄的仿皮肤材料,里面塞着一些微小的气囊,通过气囊的膨胀和收缩,从而营造出压力、摩擦、温度等体验。

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如果只是看 VR 小电影,这样的体验已经接近登峰造极,但如果用在 VR 游戏上时,抛开何时才能量产的问题不谈,这些设备都有一个致命的问题——定位追踪。



02VR设备 or 反VR设备?

 

VR 游戏对手柄定位的精度有着极高的要求。追踪精度越高,游戏流畅性越好,同时也是降低眩晕感的关键。

 

在这方面,每家公司的实现形式和追踪精度都各有不同。

 

索尼 PS VR 上用的方案最为基础,他们在 Move 手柄顶端装了两个可以发出彩色光线的小球,利用双目摄像头捕捉这些光线后,就能计算出两个手柄的位置。这种技术造价低,但精度很差,只能追踪到两个“荧光棒”大致的空间位置,手部信息为零。

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之后,厂商们在 VR 手柄追踪的精度上不断精进,在 HTC Vive 上,用户第一次在虚拟世界中感受到了双手的移动;之后的 Oculus Touch 则进一步增加了手指追踪功能。

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虽然在追踪技术上取得了长足进步,但从设计层面而言,这些手柄依然反直觉、反沉浸的。

 

使用时,用户用三个手指握住手柄,两个手指操作代表不同功能的按键。很多用户吐槽,当他们在游戏里玩嗨了,就很难再凭理智控制手部动作,最要命的是,每当要在虚拟世界里丢东西时,直觉会让他们接把手柄扔出去。

 

Valve Index 算是第一个在人体工程学上做出突破的手柄,虽然用塑料“刀柄”进行捆绑的方案有点粗糙,但至少解放了用户的 5 个手指,第一次在VR 中实现了全手追踪。

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无论 HTC viveOculus 还是 Valve,这些手柄的追踪原理都和 PS VR 类似,本质上都属于光学定位的技术路线,区别只是用激光、红外光代替了可见光,让整套设备看起来更具科技感,不再像是 PS 那样的“大玩具”。

 

但光学定位阵营中,无论哪种实现方式,目前都达不到理想效果,PS VR 抗遮挡性太差、OculusTouch 的交互区域十分受限,而引入 HTC Lighthouse 那样的“大型”设备,安装、调试又是个大工程。

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既然现有方案都不完美,那 VR 还有救吗?



03终极VR近在咫尺?

 

看到现在,我们知道,和电影中理想的 VR 相比,现实世界中 VR 设备所欠缺的两点,一是触觉反馈,二是低延迟、高精度的追踪定位系统,现有手柄型的设备很难两者兼顾。

 

抓握型设备很难满足的需求,可穿戴设备却给我们提供了一条新思路。

 

比如,索尼正在申请的一项专利,在 VR 手套中加入了包括压缩气体、液体、电动机、加热/冷却等元件,不仅能追踪到用户的每根手指,还能感知到虚拟对象的大小、形状、施加在手上的压力、以及震动或者其他运动产生的能量,形态已经无限接近真正沉浸式的 VR

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但图纸不等于技术,鉴于专利从提出申请到最终量产的超长周期,想在下一代 PlayStation 上体验到这种新世代的体验,还是做不到的。

 

好在,一些团队的产品已经开始无限逼近这种终极 VR 形态

 

比如这个叫做 Dexmo 的机械外骨骼手套,就能实现几乎所有对终极手部交互所预想的效果。

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这幅不到 300g 的机械骨骼可以灵活地跟随手指一起运动,并精准捕捉手部动作,借助这些数据,现实中的手部动作被完整地映射在虚拟世界中,延迟可以控制在 50ms 之内。

 

而在触觉层面,它的思路,是借助力和触觉震动反馈装置,向手指施加不同程度的反作用力,从而模拟出真实的抓握感与触感,让用户感到到虚拟物体形状、大小、硬度的差异,甚至连水滴落在手尖这种精密的感受都能完整重现。

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它诞生于一个叫 Dexta Robotics 的中国创业团队,早在 2016 年第一代产品推出时,Dexmo就已经收到了很多积极反馈。


当机械骨骼手套走进现实后,全身的骨骼支架也不遥远了。穿上这身FlyJacket 外骨骼,你就能体验到飞行的感觉。这套外骨骼将手臂和腰部相连,体验者只要移动手臂、扭动躯体,就能即可控制无人机的飞行,如果再配上一台吹风机,甚至还能感受到风拂过面颊的感觉。

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关于 VR 的终极形态,影视作品为我们提供了无数设想。在最新一季《黑镜》中,VR 已经进化成了一种近乎脑机接口的东西,现实世界与虚拟游戏世界的边界一再模糊,知道某一刻,就像一场大梦初醒,你可能已经很难分清,自己究竟是游走在现实或是虚拟之中。

 

当然,在这遥远的一天来临之前,VR 还有许多要完成的现实使命,工业培训、教育科研、医疗康复、游戏社交、仿真建模、航空航天… 它的潜力远不止于单纯的感官刺激。

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