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Oculus Touch 背后的故事四年艰辛研发历程

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摘要:对西方人而言,圣诞节假期是一年中最重要的日子——放假、休息、与家人团聚。然而四年前的平安夜前夕,Oculus 工程师 Nirav Patel 却在中国出差,他要查看中国的生产线——以便在未来生产头显。他在几个月前,从苹果跳槽到 Oculus。那时 Oculus 尚未被 Facebook 收购,只是家名不见经传的小公司。那天的日期是 2012 年 12 月 22 号,它对 Oculus 意义重大,或许还是  VR 发展史的一个重要时刻。因为这是 O

Oculus Touch 背后的故事四年艰辛研发历程

对西方人而言,圣诞节假期是一年中最重要的日子——放假、休息、与家人团聚。然而四年前的平安夜前夕,Oculus 工程师 Nirav Patel 却在中国出差,他要查看中国的生产线——以便在未来生产头显。他在几个月前,从苹果跳槽到 Oculus。那时 Oculus 尚未被 Facebook 收购,只是家名不见经传的小公司。

那天的日期是 2012 年 12 月 22 号,它对 Oculus 意义重大,或许还是  VR 发展史的一个重要时刻。因为这是 Oculus Touch 原始设计诞生的日子

这天晚上,Nirav Patel 掏出他随身携带的口袋笔记本,用铅笔在上面勾勒。很快,他就画出了一个物体的俯视图和侧视图。在俯视图上,这东西看起来像是利马豆。而它的侧视图看起来更像是戴着小厨师帽的海象公公——当然是机器人版的海象公公。图上的各个按钮和奇怪形状旁是注释:“滚轮”、“感应器”(vibe motor)、“压电元件”(piezo element)“点击模拟器”(clicking analog)。在纸页的上方“项目”一栏,Patel 写下了“控制器”。他当时想,既然 Oculus 要做 VR 头显,也应该考虑下用头显玩游戏的最佳方式。

Oculus Touch 背后的故事四年艰辛研发历程

Nirav Patel 的原始设计草图

四年后的今天,Oculus 终于生产出一对与 Patel 原始设计有点神似的控制设备——Oculus Touch。美国时间的昨天(6日),它正式上市发售。它是你在 VR 世界中的双手,有了它, VR 正迅速成为预言者口中的的“社会世界”(social universe)。

VR 沉浸感的新高度

Patel 在 2012 年的设计草图是很不成熟的。一年后,当 Oculus 面临着把 Rift 头显做成产品的压力,研发控制器成为了 Patel 和同事们下班后忙活的事。公司副总产品经理 Nate Mitchell 说,它并不是一个次要项目,但 Oculus 工程师们实在挤不出时间。于是,初期对控制器的探索,被外包给了一家西雅图公司 Carbon Design Group。直到 2014 年 Facebook 收购 Oculus,后者才真正开始对控制器的开发。

此后数名新成员加入了项目,其中包括 Carbon Design 首席设计师 Atman Binstock 在内的所有工程师。该控制器在公司内部被戏称为“超级行动”( Super Action),这指的是 1980 年代巨大且无比复杂的 Coleco Vision 游戏手柄,据说,至今它仍然是世界上最复杂的游戏手柄。这个称号可谓切中要害,好在 Oculus 随后改变了设计。自从被 Facebook 收购, Oculus 的眼界变得开阔——他们不再把 VR 仅仅看做是游戏平台,而是沟通新人类的划时代社交平台。于是,他们的设计思路不再拘泥于效仿游戏手柄。

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Coleco Vision Super Action 游戏手柄

为实现社交野心,Oculus Rift 控制器不能只是一个“控制器”,而应该是“头显伴侣”。能否创造最逼真的 VR 体验,取决于从业人士口中的“存在感”(presence)。这意味着,软硬件所有技术环节要无缝整合在一起,成功骗过你的大脑,让它认为你处在现实中而不是虚拟世界。靠它自己,Oculus Rift 倒也能提供存在感,但这份幻觉并不完整:当你进入虚拟世界后,双手却还在另一个世界。你不得不用 Xbox 那样的游戏手柄或者“其它迷你些的操控装置”(Oculus 不会告诉你他们吐槽的是 PS VR 和 HTC vive),但是手的动作不会投射到 VR 中。

Oculus 想要做出能提高用户沉浸感的 VR 输入装置。 Atman Binstock 把这称之为“手部存在感”——你能不能伸手去抓住什么东西?你能不能把你的意图用手的移动表现出来?我们能不能实现,比传统的游戏手柄或者手持的棒子(索尼、HTC 再次躺枪)更自然地交互?

那时,Oculus 已经知道有其它公司在开发 VR 设备,也知道至少有一家选择了振动棒式的控制器,能够跟踪手部移动。Oculus 认为棒式设计的缺陷很大,Binstock 说:

“手部存在感的关键,是让你感觉 VR 中的手就是你的手,两者的动作要一致(而不是 VR 中双手张开,现实中却手握棒子)。人都有运动知觉,即便闭着眼睛,也能感觉到身体的不同部位。如果 VR 中的手部动作与身体知觉不一致,你的大脑就能感觉到:这不是我的手。”

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PlayStation VR 控制器

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HTC Vive 控制器

因此,Super Touch(Oculus  Touch 的别名)要舒适到能让使用者忘记它,达到“手中有剑,心中无剑”的无所挂碍境界。控制器不但要能追踪用户手指,而且,当用户在游戏中用手做动作——现实中也发生相应手部活动时,控制器不能从手里掉落

这样的输入设备没有先例可循,没人知道它应该是什么样子。但正如 Patel 最初的设计草图,这是创新者必须接受的挑战。Patel 表示,我们雇佣的人,要对未知的 VR 前景感到兴奋,而不是惶恐。

外形设计

研发团队把 2014 年剩下的时间,用于探索控制器的形状和功能。这由来自 Carbon Design的创意总监 Peter Bristol, 以及软件工程师 Matt Alderman 带领。当 Peter Bristol 的团队尝试各类造型方案,Matt Alderman 就为他们打造基于该设计的原型机体验。有一次,他们通过手握射钉枪并用它钉住木块,来测试把手的扳机(grip trigger)。有的测试包括捡起一个东西把它扔出去。Alderman 形容道,他们经常手握一个假的控制器,假装用它玩游戏来测试设计。最终,很多这类经验被用在了被他们称为 “Toybox Zero” 的演示中。如果你对 Oculus 的 VR 操控方式很好奇,可以试试 “Toybox Zero” 。

一个接一个得,开发中遇到的问题被解决:

  • 怎么让控制器避免“手部遮挡”(hand occlusion)问题?

    答案:控制器的塑料环上布满 24 个 LED 传感器,确保在任何角度都能追踪手部动作。

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  • 控制器应该被握着,还是像手套一样戴着?

    答案:穿戴式控制器能完全避免掉落。但当你戴着头显,“盲人”一样地穿上第一个控制器不难,给另一只手穿上就很费劲。因此该方案出局。 Bristol 解释说,对这个方案研究了一段时间之后,他们觉得穿戴式控制器带来的麻烦比它的使用价值还多。

  • 控制器需要传统游戏手柄那些按键布局吗,还是一个拇指摇杆就够了?

    答案:折衷方案最好。Nate Mitchell 所主张的、传统手柄那样的十字方向键方案就被淘汰了。但还是要保留一些手柄按键(比如拇指摇杆)。许多 VR 开发者有游戏开发背景,要让他们更容易接受新系统。

在 2015 年初,Super Action 项目到达转折点:控制器设计定型,今天的 Oculus  Touch 正式诞生。利用 3D 打印模型,开发者发现该方案使追踪环的重量在手的一侧,把手的重量在另一侧,重心达到完美的平衡。控制器表面能够支持一个拇指摇杆和两个按键。拇指摇杆的位置接近拇指的关节,以利用拇指的天然移动趋势。

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相比之下,传统的鸥翼式游戏手柄有多种操作方式,用户可自由选择。Peter Bristol 团队意识到,控制器的操作方式需要被限制:“为了把双手带进 VR,你需要控制器和手的关系始终一致,所以我们希望用户的握持方式都一样。”于是,控制器的表面自然地贴合在拇指第一指节,和食指第三指节之间。而该设计适合于所有人。Bristol 说,“那时我们已经摸索了很久,一直没找到合适的方案。那天之后豁然开朗,我们变得无比专注,就好像‘一定是这个方案’。”

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视频:Oculus Touch 的不同设计方案

设计已经确定, 但 Patel 和 Oculus 的其他工程师还要弄明白怎么生产这东西。和当初的 Oculus Rift 一样,Oculus Touch 也面临了制造难题。跟踪器就是一个噩梦。 Oculus 宣称,行业最较真的设计,对于 LED 传感器的装配位置达到了± 0.2 毫米的精度。而 Oculus Touch 超出这一个数量级。这对装配工艺要求极高——发射源的位置就好比一粒微尘。从 Facebook 调来的产品设计工程师 Caitlin Kalinowski 几乎觉得无法实现:“我当时在看他们的技术规格,我问道,你们真的要把这些东西都弄进去?我不得不缓一缓。但没有这些东西,就没有手的存在感。”

2015 年 6 月, Oculus 把模型做成了能用的原型机。因为追踪器的环状外形,内部把它称为“半月”。 他们在 E3 游戏展上展示了原型机和更新后的 Toybox Zero 沙盒游戏 (现在直接称为 Toybox)。Oculus Rift 发布以来,人们第一次在 VR 中向下看,就能看到他们的手。他们能够在 VR 游戏中用手捡东西、指点江山,还能在说“你好”的时候挥手致意。 Oculus Touch 的按钮和扳机已做成了电容式的,能感知手指的触摸。当你在现实中手持 Oculus Touch 竖起大拇指,VR 中的“你”也会竖起大拇指。当然,拇指离开按钮并不意味着你在做“竖大拇指”手势。这时,Oculus Touch 会自行脑补你的动作,并把它呈现在 VR 中。Binstock 表示,这是他们能做到的、最接近真实情况的方案。当 Oculus Touch 检测到食指离开按钮,它会认为你在对什么东西指指点点,因为这是人们想在 VR 中做的事。Oculus Touch 的扳机有压力感应,能检测到不同程度的手掌开合。所以,如果你想挥手,完全松开扳机再挥手系统就能识别。

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Oculus Touch 能“识别”手指动作

在沙盒游戏 Toybox Zero 中使用 Oculus  Touch

Toybox  不仅仅是学习怎样在 VR 中使用“手”的游戏,你还能与其他人一同学习。Toybox 为新手提供教程 ,教会你怎么做一系列的事:打乒乓球,发射火箭,扔东西等。传授你技巧的并不是友好的 AI 人物,而是登录同个沙盒的真实玩家。该玩家和你一样,也在某个角落戴着 Oculus 头显。这是 Oculus 第一次 VR 的社交潜力。

Mitchell 说:“(在此之前)我们还没有对用户进行有社会临场感(social presence)的 VR 应用展示。这次展示里,玩家从在 VR 里相互打招呼:‘你好啊,我在玩游戏’,到后来频频感叹‘天啊(太神奇了)’。这真的不可思议。”

其他人显然也这么觉得。扎克伯格开始用 Toybox 招待外国显要们娱乐,新加坡总理李显龙就特别喜欢用它打乒乓。

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玩家在 Toybox 打乒乓球

丰富 Oculus 的生态

如今一年半过去,Oculus 更加强调 VR 的社会临场感。当最终版本的 Oculus Touch 抵达消费者,它会包含 Toybox。会有一系列很有创造性,但不是游戏的 VR 体验软件。其中,Medium 让你在 VR 中雕塑,还能 3D 打印出来。Quill 是 Oculus 故事工作室( Oculus Story Studios,该公司的互动制片部门)出品的动画工具。还有许多有着强社交属性的游戏,无论是盖棺了结(Dead & Buried )这样的传统西方射击游戏,还是幻想装置( Fantastic Contraption)这样的合作游戏。

目前已经有 50 个支持 Oculus Touch 的应用,更多还在路上。 随着 Oculus Rift能把用户的双手带进 VR, Oculus 正寻求把非游戏玩家,吸引进 VR 世界中来。Kalinowski 说,她把不玩游戏的消费者带去体验 VR, 他们其实上手很快:

“你只需要告诉他们:这是控制器,你需要这样用它——去玩吧!”

在 Oculus Rift 发售的八个月来,VR 市场竞争愈加激烈。双双采用棒式控制器的 HTC Vive 和 Playstation VR 是它的高端替代品。低端方面,谷歌的新“白日梦”(Daydream)平台已经对手机 VR 市场造成冲击。现在看来,PS VR 很可能成为圣诞季销售的霸主。而 Oculus 似乎并不担心。Mitchell 表示,有了 Oculus Touch,他们已经万事俱备,在 2017 年会成绩斐然。

Oculus Touch 只是该公司对 VR-用户交互探索的开始。 Mitchell 大方承认,它远远不是唯一的 VR 控制方案。他们希望在未来有更多的 VR 追踪、输入设备。昨天手势交互公司 Leap Motion,就发布了无需控制器,就能追踪手部动作的新传感器。Nirav Patel 对此表示:

“这会助力很多有趣的社交体验,但我不认为这是 VR 交互的正确答案——你需要触感。”、

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Leap Motion 手势识别演示

当下,Oculus 正等着看开发者们如何利用 Oculus Touch,创造出前所未有的 VR 体验。或许,世界的某个角落,正有某个人在勾画未来的设计。


信息来源:雷锋网


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