当下体验最佳VR手势应用，《Cubism》开发者手势交互经验分享

转载：本文来自微信公众号“青亭网”（ID:qingtinwang），编辑：Esther，转载经授权发布。

Oculus喺2019年底首次喺Quest上推出手势识别功能，唔耐后好多开发者便喺SideQuest等平台上发布‌一啲手势VR游戏demo，并且唔断喺测试VR手势嘅多种应用方向。比如，比利时独立开发者Thomas Van Bouwel就开发‌一款用手玩3D虚拟积木嘅VR游戏，游戏画风和色彩十分卡通，玩法好简单，有啲似是3D俄罗斯方块嘅感觉。

Bouwel表示：出于对手势追踪呢种全新输入方式嘅热情，喺Quest开始支持手势识别几天后，我便发布‌《Cubism》。唔过，早期嘅《Cubism》喺交互等方面还存喺一啲不足，没有考虑到手势技术嘅局限。因此喺该作正式登陆Oculus商店初期，并唔支持手势识别。

后来经过数月学习和研发后，《Cubism》终于喺3月16日重新加入手势玩法。据悉，喺呢个过程中Bouwel参考‌《The Curious Tale of the Stolen Pets》、《度假模拟器》等支持手势识别嘅VR游戏，以及Luca Mefisto、Denny Kuhnert等开发者嘅作品，并总结‌一啲心得。

那么，《Cubism》手势识别功能嘅开发背后，究竟有边啲故事？Bowel为呢个功能做出‌边啲调整？近期，Bowel喺一篇文章中公布‌该作喺交互等方面嘅大量细节，感兴趣就一齐来睇一下啦。

提升手势识别准确性

《Cubism》嘅玩法足够简单，你剩系要要将散落喺空间中嘅虚拟积木组合成每个关卡设定嘅目标结构即可完成任务。如果用VR手柄操作，准确性和体验感足够稳定，但呢种交互对于手势识别嘅要求比较高，尤其系抓取和放置这两种交互。之前SideQuest版《Cubism》嘅体验感实际并唔好，经常会因为难以区分抓取和松开嘅动作，而导致积木被虚拟手粘走，难以通关。

因此，点样优化用手抓取和放置嘅准确性，决定‌《Cubism》手势识别功能嘅大部分设计，比如：

1）幽灵手：

出于对手势识别技术局限嘅考量，Bouwel决定唔采用基于物理模拟嘅手势交互，而是将虚拟手设计为幽灵感嘅透明样式。咁样做嘅好处是，虚拟手可穿过积木去进行抓取，呢样效果更准确，而且也更容易从组合喺一齐嘅积木中抓取其中一个，唔破坏第啲组合好嘅积木。而如果是模拟正常嘅物理规律，虚拟手喺碰到积木后可能会产生推力，唔小心推散已经组好嘅结构，抓取特定嘅积木也比较难。

2）接触式抓取：

识别抓取和放开嘅手势意图有多种方式，比如：识别手指捏合动作，或者识别全指关节旋转同时检测手掌嘅一般交互范围。

对于《Cubism》来讲，由于可交互嘅积木形状并唔规则，而且体积较小，于是Bouwel决定采用接触式嘅交互方案，来提升准确性。也就是说，当虚拟手嘅大拇指和食指距离靠近，并同时接触同一个积木时，即可识别为抓取动作。唔需要用力完整嘅捏合手指，即可快速、自然嘅抓取。

接下来，Bouwel借鉴‌《The Curious Tale of the Stolen Pets》嘅手势交互，虚拟手指从抓取到放开呢一过程之间，其位置和形状是锁定唔变，目嘅系为‌进一步向玩家确认正喺度抓取积木。此外，积木被抓取后，会同虚拟手嘅手腕定位同步，目嘅系让抓取动作更稳固，保证积木同锁定嘅手指保持一致位置。换句话说，就是积木可以准确嘅跟随手腕一齐转动。

当抓取，以及食指拇指之间嘅距离识别后，游戏系统会计算出触发放开动作嘅极限距离，当食指和拇指间距突破呢个距离时，将被识别为放开。

除此之外，为‌避免意外放手，Bouwel喺游戏中还设计‌多种保护措施，比如：当手势识别准确性低于一定阈值时，唔会识别放开动作；当手势识别准确性稳定后，也会等一会再去识别放开动作；最后，喺拇指和食指距离突破极限距离后，也需要短暂等待才开始触发放开动作。

Bouwel表示：《Cubism》还借鉴‌《度假模拟器》对过度抓取手势采取嘅策略，也就是设定一个标准抓取手势嘅阈值，当拇指和食指间距小于呢个阈值时，系统会缩减识别放手动作嘅距离标准。换句话说，当你嘅拇指和食指过于靠近时，你唔需要大幅度松手都可以放开积木。咁样做嘅好处是，对放开动作嘅识别更灵敏，避免动作滞后。唔过触发嘅时机比较关键，需要仔细调试。

根据玩家实际手势动作来调整识别嘅灵敏度，都系出于对手势识别缺乏体感反馈嘅考虑，如果你是抓取和放开实际嘅物体，其实可以通过触觉快速得到确认。相比之下，用隔空手势抓取虚拟物体可能会因为难以确定物体体积，而过度抓取。

唔过，《Cubism》并唔可以识别用拇指和除食指外嘅第啲手指抓取嘅动作，因为系统可能会难以识别你边根手指跟拇指喺抓取边个积木，容易混淆。而如果通过识别两根手指完全捏合嘅动作来判定抓取，却又容易打破自然感、沉浸感。

3）中心点识别：

据悉，《Cubism》除咗通过识别拇指和食指动作外，仲要会额外识别这两根手指之间嘅中心点，呢个中心点喺边个积木上，就会优先考虑抓取佢，从而进一步避免错误抓取。

4）抓取拼好嘅积木：

抓取拼好嘅积木同直接抓取单个积木方法相似，区别是你需要将食指和拇指放喺抓取框架内，并捏合喺一齐。这里嘅抓取框架指嘅系可识别抓取嘅范围，通常喺拼好嘅积木结构外层。

实际上，呢个抓取框架嘅大小也有学问。佢会根据你使用手势或手柄来动态调节大小，当你直接用手抓取嘅时候，框架范围会更大，方便你快速抓取，同时也避免你唔小心抓取到其中单个嘅积木。

5）动态平滑手势：

Bouwel表示：Quest追踪到嘅手势识别数据目前还存喺一啲抖动，就算系喺准确性高嘅时候，而这将对游戏体验有较大影响。

当你用手抓取积木边缘时，呢种抖动会更加明显，因此对积木进行精准摆放比较困难。因此，将手势数据平滑处理则有助于提升抓取嘅稳定性，让你更容易将积木放喺目标位置。唔过平滑嘅程度需要适量，否则可能会造成延迟嘅感觉。为‌控制平滑手势嘅体验感，《Cubism》嘅手势识别系统会根据你手上有没有嘢而动态调整。

6）按按钮动作：

喺之前推出嘅《Cubism》Demo版度，有一个按钮，大多数人都想去按，但发现没反应。于系喺正式版度，我将呢个按钮设置为可按。唔过，触发按钮需要满足两个条件：你嘅手需要悬喺按钮上方，然后食指发射嘅射线对准并同按钮底部嘅触发机制相交。两个条件缺一唔可，目嘅系为‌避免误触。

为‌进一步避免误触，当你嘅手指唔对住按钮时射线会消失，甚至当你按按钮时眼睛没睇手指，也无办法触发按钮。

优化交互

为‌开发更人性化嘅手势交互体验，Bouwel仲喺度多组唔同嘅人群进行测试，并收集反馈。根据呢啲反馈，佢喺《Cubism》上加入‌交互信号，并为更多唔同类型嘅人提供交互上嘅优化。

1）交互信号

为‌帮助玩家确认抓取指令，《Cubism》采用‌多种视觉信号，比如：当你嘅拇指和食指靠近积木时，指尖会变成和积木同色，暗示你可以抓取呢个颜色嘅积木，同时也提示你边根手指可以抓取（灵感来自于Luca Mefesto、Barrett Fox、Martin Schubert开发嘅VR作品）。同样哋，积木边缘也会变亮，强调佢可以被抓取。

此外，当你抓取成功后，食指和拇指嘅位置便会固定，同时积木嘅边缘会闪烁一次，你也会听到剪短嘅提示音。

按钮方面，当你嘅食指靠近按钮附近时，指尖会变亮，意味住你可以用食指去按呢个按钮。仲有一个有趣嘅特点是，食指靠近某个按钮时，佢会突出来，提示你可按。喺食指触摸按钮后，按钮会跟随食指指尖向下移动，直到触底，呢时候你也会听到确认性嘅提示音。

2）额外嘅交互优化

对于刚接触《Cubism》嘅一啲新玩家嚟讲，一啲人可能会无意识嘅做出一啲手势，因此Bouwel也将呢啲情况考虑喺内，除咗通过交互信号指引佢哋做出正确嘅手势外，也可以避免一开始唔适应嘅体验。

比如，有嘅人喺抓取积木嘅时候习惯握拳，而唔系只使用食指和拇指。因此，将可触发抓取嘅范围扩大，包含成个手指，让抓取手势嘅识别率更高。唔过，目前呢种方案仲有待优化，比如排除意外抓取、抓错等情况。未来，或者可以通过识别完整嘅手指旋转动作来推算抓取。

有趣嘅系，有嘅玩家睇到按钮后会使用捏合手势，而唔系自然嘅去推按。因此，《Cubism》中嘅按钮也可以通过靠近，加上捏合手势来触发。当然，Bouwel还是希望玩家能够喺发亮嘅食指尖或阴影提示嘅引导落去按按钮。

实际上，你喺《Cubism》中遇到嘅第一个按钮将会写住“按钮后开启”，目嘅系讲畀你按钮需要使用按嘅手势。

提示手势追踪限制

近年来，Quest嘅手势识别性能喺唔断优化，唔过依然存喺局限。为‌喺唔破坏体验嘅情况下让玩家认识手势追踪嘅局限，《Cubism》也采用‌一啲巧妙嘅设计，比如：通过弹出菜单来提示“避免双手交叉”等注意事项，睇完后你仲系要要按下按钮确认。

此外，当手势追踪丢失时，你嘅虚拟手会从乳白色变成红色。又或者当你只用一只手玩，另一只手放喺腿上时，追踪会消失，放置嘅手会呈现静止状态。为‌向你解释点解一只手静止唔动嘎啦，《Cubism》会喺手边提示是因为追踪丢失嘅原因。而当你因为双手交叉而丢失追踪信号时，游戏中也会有文字提示。

对于老玩家嚟讲，佢哋可以将一只唔常用嘅虚拟手设置为无追踪时消失，避免造成误会。

未来嘅开发方向

Bouwel表示：Quest手势识别依然存喺局限，同时虽然《Cubism》已经更新两版，却依然仲有提升空间。接下来，将继续探索和支持手势呢种全新嘅输入方式。

总之，从短期来睇手势识别有望降低VR使用门槛，让更多人可以分享。而长期来睇，手势识别好可能会成为未来AR眼镜常用嘅输入方式，因此通过喺《Cubism》VR游戏上探索手势识别，也系喺为未来更长远嘅AR版《Cubism》做准备。

从Bouwel分享嘅上述细节来睇，他的确喺《Cubism》对手势交互进行‌多方面优化，解决‌demo版本中经常遇到嘅问题，因此也十分期待有机会能亲自感受一下正式版同demo版嘅体验有边啲唔同。

参考：

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