VR操作方案大匯總，手柄、手勢(shì)、手套、萬向跑步機(jī)、腦控總有一款你喜歡

    1. 前言

    在虛擬現(xiàn)實(shí)中，我們要戴上厚重的VR頭顯，雙眼的注意力只能集中在頭顯的屏幕上，我們唯一能看到的只有頭顯的顯示器。那我們應(yīng)該要怎么在VR中進(jìn)行操控呢？傳統(tǒng)的鍵盤顯然是不能用了，對(duì)于大多數(shù)關(guān)了燈就沒法打字的玩家來說，戴著頭顯玩游戲更是天方夜譚了。

    那究竟在VR中我們要用什么操控呢？其實(shí)VR硬件廠商還在探索最好的解決方案，因此除了目前常見的手柄操作外，還有很多廠商陸陸續(xù)續(xù)推出了各種各樣的操控方案，如手勢(shì)、手套、萬向跑步機(jī)、腦控等。

    也許最好的解決方案還沒有出現(xiàn)，所以硬件廠商們還在繼續(xù)探索。這篇文章將總結(jié)一下目前存在的控制方案�？纯从袥]有你喜歡的？

    2. 傳統(tǒng)游戲手柄

    去年 6 月 12 日，Oculus 發(fā)布了消費(fèi)者版本的 Oculus Rift，并宣布Oculus已與微軟達(dá)成合作，XboxOne手柄將成為其硬件產(chǎn)品的重要輸入方式。消費(fèi)版的OculusRift將會(huì)采用何種輸入和交互方式，一直是人們的關(guān)注點(diǎn)之一，Oculus給出的答案卻出乎我們的意料——Xbox One手柄。Brendan介紹說，手柄依然是玩游戲最好的輸入方式，即便是在虛擬世界中，所以O(shè)culus此次選擇與微軟游戲部門合作，而后者將為OculusRfit提供配套的游戲手柄作為用戶的輸入工具。微軟Xbox部門負(fù)責(zé)人PhilSpencer也亮相為Oculus站臺(tái)，并透露即將推出的Windows 10操作系統(tǒng)將原生支持Oculus Rift，用戶也可以用Oculus Rift連接Xbox One體驗(yàn)到諸如《光環(huán)》、《日落過載》和《極限競(jìng)速》這樣的Xbox One獨(dú)占游戲。

    雖然傳統(tǒng)的鍵盤操作沒能在 VR 中使用，但手柄卻僥幸趕上了 VR 的潮流。盡管如此，手柄操作大大限制了 VR 的體驗(yàn)，因此隨著 VR 的發(fā)展，一些新的操作方式后來居上，手柄操作開始逐漸淘汰。但手柄作為 VR 最開始的操作方案，雖然不是一種最好的方案，但仍然是一種可行的方案。

    3. VR手柄

    3.1 HTC Vive

    一套 HTC Vive 除了頭顯以外，還有定位器和一副無線手柄。與定位器配套后，這套手柄可是發(fā)揮了大作用，可以滿足玩家在 VR 中的大部分操作，還能夠幫助定位。HTC Vive 這套手柄的材質(zhì)非常好，特別是手握的部分，類膚質(zhì)的手感非常舒服，而且它的外形非常適合射擊游戲中的操作。

    作為HTC Vive整體中的重要一部分，Vive手柄可以視為身體的延伸，獨(dú)立參加定位和動(dòng)作的捕捉，那么在實(shí)際游戲中可以起到的作用就相當(dāng)豐富了，比如射擊游戲中的槍支，太空游戲中的飛船，甚至干脆就真的作為手臂在游戲中渲染出來，相比僅僅可以捕捉頭部動(dòng)作的Oculus Rift，HTC Vive多出了一個(gè)動(dòng)作維度。

    在安裝Vive過程中，手柄定位系統(tǒng)被校準(zhǔn)一次后，就無需再次校準(zhǔn)，除非是需要轉(zhuǎn)移Lighthouse基站的位置。當(dāng)然，Vive手柄也有失靈的時(shí)候，但這種情況很少，主要還是因?yàn)槲輧?nèi)安裝了Xbox One，Kinect或是監(jiān)控?cái)z像頭發(fā)射的紅外線，引起干擾。如果不是特殊情況的話，Vive手柄的穩(wěn)定性很強(qiáng)，不會(huì)打斷正沉浸在虛擬世界中的玩家。

    3.2 Oculus Touch

    人機(jī)工程是一個(gè)很復(fù)雜的綜合項(xiàng)目，總體來說，HTC Vive雖然并不會(huì)讓你覺得不舒服，但是Oculus Touch顯然更符合人類的手型，你的手指可以很舒適自然的放在按鈕與操作桿上，可以讓人很直觀的了解到如何使用設(shè)備，即使是一個(gè)新手。但是Oculus Touch也不是沒有缺點(diǎn)，對(duì)于那些手比較大的用戶來說，Touch比較緊密的控制鍵會(huì)讓他們覺得難以操控，但是這只是極端現(xiàn)象。Touch更符合長(zhǎng)久以來，人們對(duì)于游戲手柄的體驗(yàn)，同時(shí)，Touch控制器在按鍵的控制上更加靈活，可以適應(yīng)更多的創(chuàng)意體驗(yàn)。

    對(duì)于VR來說，如何讓玩家相信飄在眼前的手就是你自己的手這是一件相當(dāng)有難度的事情，想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)需要硬件、驅(qū)動(dòng)、游戲三方的聯(lián)動(dòng)，當(dāng)這一切達(dá)到完美時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生夢(mèng)幻般的效果。

    在這點(diǎn)上，Touch比較有優(yōu)勢(shì)，憑借優(yōu)秀的人機(jī)工程，玩家可以很自然的與虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景產(chǎn)生互動(dòng)，特別是當(dāng)玩家在虛擬世界中拿起一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，由于產(chǎn)生了現(xiàn)實(shí)中的肌肉動(dòng)作與觸覺，因此在觸感上更加真實(shí)。

    3.3 PS Move

    PS Move是索尼在2010年為PS 3打造的體感設(shè)備，手柄上端附帶著發(fā)光的小球，有些類似于電視機(jī)的遠(yuǎn)程控制棒。盡管這款手柄可應(yīng)用于多種場(chǎng)景中，但它最初發(fā)布的目的是為了媲美任天堂Wii Remote控制器。和其他兩大廠商的定位方案相比，索尼VR定位功能顯得有些寒酸，或許是意識(shí)到了這點(diǎn)，在剛剛結(jié)束的E3大會(huì)上，索尼發(fā)布了Aim，這是一款專門為PSVR射擊游戲《Farpoint》設(shè)計(jì)的游戲外設(shè)。

    Move的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)也是令人擔(dān)憂的原因之一。Move的外形是一個(gè)圓柱體，握住手柄剛好是最佳位置。但你要想換個(gè)握法，你的手部肌肉可能會(huì)抽筋。而在VR中，常見的就是變換握法。

    4. 手勢(shì)操作

    2013年，初創(chuàng)公司Leap發(fā)布了面向PC及蘋果電腦MAC的體感控制器Leap Motion。但是當(dāng)時(shí)Leap Motion的體驗(yàn)效果并不好，又缺乏使用場(chǎng)景，與二維計(jì)算機(jī)及終端有著難以調(diào)和的矛盾。

    而VR的出現(xiàn)，仿佛為L(zhǎng)eap Motion新開了一扇天窗，Leap Motion倡導(dǎo)的三維空間交互與VR可謂完美結(jié)合，因此Orion應(yīng)運(yùn)而生。Orion是原有的Leap Motion軟件的一個(gè)升級(jí)版本，硬件不變。在VR系統(tǒng)中，Orion提供了一種手勢(shì)的輸入方式，它可以將手部的活動(dòng)信息實(shí)時(shí)反饋到處理器，最后顯示在VR頭顯中。

    簡(jiǎn)單來說，Leap Motion是基于雙目視覺的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備。那什么是基于雙目視覺的手勢(shì)識(shí)別呢？

    顧名思義，雙目視覺就是有兩個(gè)攝像頭，利用雙目立體視覺成像原理，通過兩個(gè)攝像機(jī)來提取包括三維位置在內(nèi)的信息進(jìn)行手勢(shì)的綜合分析判斷，建立的是手部的立體模型。這種方法對(duì)于用戶手勢(shì)的輸入限制較小，可以實(shí)現(xiàn)更加自然的人機(jī)交互，但由于需要進(jìn)行立體匹配，且由于立體模型的復(fù)雜性，需要處理大量的數(shù)據(jù)，計(jì)算相對(duì)來說較復(fù)雜。

    要實(shí)現(xiàn)雙目手勢(shì)識(shí)別首先需要對(duì)雙目攝像頭做標(biāo)定，即是計(jì)算空間中左右兩臺(tái)攝像機(jī)位置的幾何關(guān)系。首先是對(duì)單攝像機(jī)的標(biāo)定，其主要任務(wù)是計(jì)算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)（包含攝像機(jī)的投影變換矩陣和透鏡畸變參數(shù)）和外部參數(shù)（包含相對(duì)于某個(gè)世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量），形象點(diǎn)說，攝像機(jī)本身存在畸變，如果不經(jīng)過標(biāo)定過程，攝像機(jī)所拍攝出的影響是存在畸變的，即可能將原本的矩形顯示成不規(guī)則的圓角四邊形。然后是標(biāo)定，即計(jì)算空兩臺(tái)攝像機(jī)在空間中的相對(duì)的幾何位置關(guān)系（包含旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量），通俗講就是使得兩臺(tái)攝像機(jī)所成的影像顯示在同一水平線上。

    5. 手套

    5.1 Gloveone

    西班牙的科技公司NeuroDigital Technologies設(shè)計(jì)了Gloveone這一產(chǎn)品。

    Gloveone并不是普通手套，而是智能手套；它們有一系列的嵌入式傳感器，使用戶能夠感受到控制虛擬物品的感覺。

    Gloveone有四個(gè)傳感器，分別置于拇指、食指、中指和手掌部位。傳感器是互通的，并且可以探測(cè)到彼此的信號(hào)，使用戶有確切地觸摸到物體的感受。

    Gloveone帶有9軸慣性測(cè)量組合傳感器，用于記錄并測(cè)量速度和重力。

    5.2 Manus VR

    Manus VR手套承諾要將手持控制器從虛擬現(xiàn)實(shí)中淘汰，讓用戶在沉浸式、數(shù)字化的空間里使用自然的手和手指運(yùn)動(dòng)。它兼容于HTC Vive，利用該系統(tǒng)Lighthouse位置追蹤技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，該手套的首個(gè)開發(fā)者套件將在今年第二季度開放預(yù)售，售價(jià)是250美元。

    Manus VR是一個(gè)荷蘭團(tuán)隊(duì)，成立于2014年，他們的目標(biāo)是創(chuàng)造世界上第一款消費(fèi)者虛擬現(xiàn)實(shí)手套。Manus VR將會(huì)參加下周的游戲開發(fā)者大會(huì)GDC，所以敬請(qǐng)期待一些實(shí)踐的或帶在手上的體驗(yàn)手記。

    5.3 Senso VR

    Senso VR虛擬現(xiàn)實(shí)手套配備了多個(gè)不同的動(dòng)作捕捉傳感器，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，現(xiàn)在支持主要的虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯，如Oculus和HTC Vive。該款手套主要針對(duì)游戲、醫(yī)療服務(wù)和機(jī)器人。另外，Senso VR手套還可通過藍(lán)牙進(jìn)行無線連接。

    這個(gè)手套還有溫度控制，也就是說，你可以感受到冷和熱。但是功耗會(huì)很大，所以需要一直連線充電。所以Senso VR還需要想辦法解決這個(gè)問題。

    對(duì)于續(xù)航能力，一般可以連續(xù)工作8個(gè)小時(shí)。其實(shí)這并不是我們第一次看到虛擬現(xiàn)實(shí)手套，之前也有Glove one和Manus VR。但這款手套看上去仍然很酷，尤其是溫度感應(yīng)。

    5.4 Power Claw

    Vivoxie團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在Indiegogo為其觸覺手套PowerClaw發(fā)起眾籌，目標(biāo)為55,000美元。該手套在指尖處內(nèi)嵌了制動(dòng)器，可以讓用戶感受到溫度的變化，震動(dòng)，以及物體的紋理。Power Claw的應(yīng)用不僅僅只局限于游戲，這個(gè)作為輔助設(shè)備的觸覺手套還可以用于教育、醫(yī)學(xué)、培訓(xùn)或土木工程等領(lǐng)域中。Vivoxie團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在今年12月份開始生產(chǎn)，并于2017年2月份正式發(fā)貨。

    其實(shí)，Vivoxie團(tuán)隊(duì)早在兩年前就已經(jīng)在研發(fā)觸覺手套，并在2015年科隆國(guó)際電子展上公開展示了PowerClaw的原型產(chǎn)品。不過這個(gè)經(jīng)過1年時(shí)間優(yōu)化的產(chǎn)品，其效果到底如何仍有待觀察。不過YiViAn相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，完全沉浸的虛擬世界遲早都會(huì)到來。

    6. 萬向跑步機(jī)

    6.1 Omni

    Omni是Virtuix公司開發(fā)的一款全方位跑步機(jī)。我們知道，普通的跑步機(jī)主要體現(xiàn)速率和距離這兩個(gè)維度的數(shù)據(jù)，但Omni在這基礎(chǔ)之上，還加入了方位這一因素，讓用戶可以自由的在Omni上轉(zhuǎn)向，朝任一一個(gè)方向前進(jìn)。Omni不會(huì)采用傳統(tǒng)的輸送帶式跑步機(jī)結(jié)構(gòu)，取而代之的，是一個(gè)光滑、傾斜的表面，當(dāng)玩家向前走的時(shí)候，就會(huì)滑下來。

    Omni的底盤被設(shè)計(jì)成表面是一個(gè)凹陷圓形曲面的帶有很多細(xì)小凹槽的光滑跑道，直徑為122cm，上方是一個(gè)142cm~195cm的可調(diào)節(jié)支架，總重量為50公斤。 用戶需要穿上特制的鞋子在Omni的跑道上運(yùn)動(dòng)。鞋子的底部有一個(gè)與凹槽匹配的錐狀物，Omni用它來穩(wěn)定腳步的運(yùn)動(dòng)，防止位置偏移等狀況的發(fā)生。這雙鞋子的底部的腳尖部位同樣有非常高的摩擦力來保證人們?cè)谏厦孢\(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡。Virtuix說，依靠這種設(shè)計(jì)，Omni既能讓用戶在上面自然的行走，同時(shí)還能精確的記錄數(shù)據(jù)。

    值得注意的是，Omni的支架并不是像傳統(tǒng)跑步機(jī)那樣作為手扶、顯示和操控使用，而是應(yīng)當(dāng)被調(diào)整到腰部的位置，通過安全帶與人體連接，使其不會(huì)滑倒，保證人們?cè)诖魃蟅R眼鏡，無法用視覺感知周邊環(huán)境時(shí)的安全。

    Omni是基于鍵盤敲擊的轉(zhuǎn)換運(yùn)作，所以它理論上是兼容任何PC游戲的。對(duì)于游戲機(jī)的玩家來說，很抱歉，這套設(shè)備當(dāng)前只支持計(jì)算機(jī)平臺(tái)。

    6.2 Kat Walk

    KAT WALK是全球上市的第三款，也是國(guó)內(nèi)唯一的虛擬現(xiàn)實(shí)全向跑步機(jī)。此次眾籌的目標(biāo)是10萬美元，首批參與眾籌的人將能夠以599美元的價(jià)格，在Kickstarter眾籌平臺(tái)支持獲得全球首批發(fā)貨資格，最終零售價(jià)雖還未公布，但眾籌價(jià)格將低于未來的零售價(jià)。這款致力打造“無束縛”的虛擬現(xiàn)實(shí)跑步機(jī)，預(yù)計(jì)將在12月進(jìn)入量產(chǎn)，預(yù)計(jì)和Oculus Rift消費(fèi)者版幾乎同時(shí)發(fā)貨。

    擁有12年虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)研究經(jīng)驗(yàn)的KAT CTO王博回答我們，KAT WALK不僅是簡(jiǎn)單地去掉支撐柱和外腰環(huán)，為了實(shí)現(xiàn)好的行走體驗(yàn)和保證安全性，KAT WALK的獨(dú)特設(shè)計(jì)可在使用者前進(jìn)時(shí)提供穩(wěn)定的支撐力，也可以限制身體活動(dòng)的安全范圍且具有回中功能，在保證使用者安全的前提下糾正使用者在虛擬環(huán)境中行走帶來的位置偏移，進(jìn)一步提升使用者的安全性和平衡感。

    6.3 Infinadeck

    Infinadeck旨在成為最好的跑步機(jī)解決方案，讓用戶可以在虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中走動(dòng)，將跟同類產(chǎn)品Virtuix Omni、Cyberith Virtualizer以及我國(guó)杭州的KAT Walk形成競(jìng)爭(zhēng)。Infinadeck由兩個(gè)電機(jī)組成，其中一個(gè)負(fù)責(zé)用戶所處平臺(tái)的水平方向移動(dòng)，另一個(gè)負(fù)責(zé)垂直方向變動(dòng)。它的尺寸是4.4 5.6英尺，重225kg，離地面16英寸。設(shè)備中嵌有傳感器陣列，將會(huì)在玩家向前走的時(shí)候識(shí)別玩家的運(yùn)動(dòng)，然后跑步機(jī)就會(huì)啟動(dòng)來適應(yīng)這些步伐。

    該設(shè)備的發(fā)明者George Burger說：“我創(chuàng)造Infinadeck是因?yàn)槲抑�道我可以比任何人更好地解決如何在虛擬現(xiàn)實(shí)中行走的問題。Infinadeck是在虛擬現(xiàn)實(shí)中行走最好的解決方案。其他設(shè)備試圖蒙蔽你的感覺，讓你覺得自己是在行走。我想要的是讓你像在現(xiàn)實(shí)中一樣正常地在虛擬現(xiàn)實(shí)中行走。

    6.4Cyberith Virtualizer

    Cyberith公司提供的一種解決方法是：虛擬現(xiàn)實(shí)跑步機(jī)：一個(gè)將用戶固定、圓形的“傳送帶”裝置，可以與Oculus Rift虛擬顯示器搭配，實(shí)現(xiàn)游戲中的行走和跑步操作，但實(shí)際上是在原地踏步。

    裝置的正式名稱為“ Cyberith Virtualizer”，目前已經(jīng)成功獲得Kickstarter集資（目標(biāo)25萬美元，實(shí)際籌得30萬美元），配有觸覺傳感器的版本起售價(jià)為999美元（約合人民幣6145元），有望于明年3月正式上市。

    要想使用Cyberith Virtualizer，首先需要換上一雙厚厚的滑雪襪，只有這樣你的腳步才能傳感器有效識(shí)別。然后，還需要在腰部、大腿上佩戴一套傳感器設(shè)備，這時(shí)就可以站在圓形傳送帶上，并使用金屬圓環(huán)固定位置就可以了。另外，還擁有一個(gè)類似三腳架的設(shè)備，與Oculus Rift頭戴顯示器連接，減少其重量。

    由于擁有相當(dāng)豐富的傳感器，所以Cyberith Virtualizer可以識(shí)別轉(zhuǎn)身、下蹲、跳躍等動(dòng)作，也就是說只要游戲軟件支持Cyberith Virtualizer的SDK，你不必再通過手柄實(shí)現(xiàn)以上操作�！白罾硐氲奶摂M游戲形式是全身動(dòng)起來，人們并不僅僅想佩戴虛擬顯示器坐在沙發(fā)上用手柄玩游戲，而是希望真實(shí)地四處走走，這種體驗(yàn)會(huì)讓人更加身臨其境、更具代入感”，Cyberith的首席執(zhí)行官Tuncay Cakmak這樣說。

    7. 腦控

    7.1 Emotiv Systems

    美國(guó)加州舊金山的神經(jīng)科技公司Emotiv Systems則希望通過意念來進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)交互，讓你徹底拋棄動(dòng)作控制器。Emotiv公司首次測(cè)試了旗下意念控制產(chǎn)品Emotiv Insight與HTC Vive的搭配使用。Emotiv Insight是在2015年推出的產(chǎn)品，售價(jià)299美元，可識(shí)別佩戴者的意念、情緒和表情，比如開心、激動(dòng)、放松、緊張、眨眼、皺眉、微笑、咬牙等。

    通過Emotiv Insight，可以讀取腦部數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)譯為控制輸入信息，進(jìn)而控制角色在游戲中運(yùn)動(dòng)，包括升跳、前行、后退等。早在2015年7月，YiViAn曾報(bào)道過Emotiv展示用意念控制Oculus Rift DK2的體驗(yàn)。

    7.2 EyeMynd

    丹·庫(kù)克（Dan Cook）在20年前就已經(jīng)在探索腦波技術(shù)的商業(yè)潛力，他與一家政府機(jī)構(gòu)合作，致力于開發(fā)更好的謊言探測(cè)器；也與制藥公司合作，希望了解他們藥物對(duì)神經(jīng)產(chǎn)生的影響。

    隨著虛擬現(xiàn)實(shí)走向主流，庫(kù)克認(rèn)為現(xiàn)在是腦波讀取技術(shù)證明自己的時(shí)候了。他的公司EyeMynd希望創(chuàng)建一個(gè)操作系統(tǒng)，允許腦電波在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中轉(zhuǎn)化為行動(dòng)。無需手機(jī)，無需控制器，只需動(dòng)動(dòng)腦子，用戶就能暢游虛擬世界。

    EyeMynd團(tuán)隊(duì)在鹽湖城和舊金山都設(shè)有辦事處，包括庫(kù)克的兄弟內(nèi)特（精神心理學(xué)研究生）和大衛(wèi)·特勞勃（The Lawnmower Man的VR顧問），這兩人都擔(dān)任其執(zhí)行制片人。該公司計(jì)劃在2017年春天推出一款頭顯，使用16個(gè)腦電圖傳感器（EEG）來監(jiān)測(cè)腦電波。開發(fā)中的腦電波VR頭顯將兼容HTC Vive（市場(chǎng)主要的VR頭顯之一），并與EyeMynd的Brainwave OS操作系統(tǒng)配合使用，將頭顯的EEG讀數(shù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)命令。

    頭顯的第一個(gè)版本將會(huì)向開發(fā)者推出，為他們提供一個(gè)工具包去設(shè)計(jì)可利用腦電波閱讀功能的應(yīng)用程序。庫(kù)克沒有透露設(shè)備的具體成本，以及具體的推出時(shí)間表等信息，但他聲稱這會(huì)是市場(chǎng)上同類產(chǎn)品中最舒適的設(shè)備。

    EyeMynd希望利用消費(fèi)者對(duì)VR配件日益增長(zhǎng)的興趣。但從現(xiàn)在起十年之內(nèi)，庫(kù)克認(rèn)為使用大腦傳感器的計(jì)算機(jī)接口將會(huì)成為標(biāo)準(zhǔn)，不再需要現(xiàn)在的VR配件種類，例如運(yùn)動(dòng)傳感器、手部控制器、頭戴式加速度計(jì)和攝像機(jī)平臺(tái)等等。