淺析體感交互技術(shù)在模擬駕駛類游戲中的應(yīng)用

谷芳麟　曹雪妍

摘 要：因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們使用電腦終端的方式也會(huì)繼續(xù)發(fā)生改變——從有形的向無(wú)形的過渡。體感交互的技術(shù)也是順應(yīng)時(shí)代潮流的產(chǎn)物，那么在目前的技術(shù)允許下，我們能將肢體語(yǔ)言的這種模糊化控制做到什么程度呢？

關(guān)鍵詞：體感；駕駛模擬；Kinect；交互

1 我的作品

我的專業(yè)方向是數(shù)字媒體方向，主要學(xué)習(xí)的課程都和交互及燈光藝術(shù)相關(guān)。但是，在研究生階段做的許多模型社團(tuán)工作卻讓我對(duì)無(wú)線電遙控汽車模型產(chǎn)生了濃厚的興趣。我嘗試將兩者結(jié)合，經(jīng)過多次的失敗后，終于成功地制作出了第一版本的體感交互汽車駕駛模擬系統(tǒng)。主要的工作原理就是利用無(wú)限圖像傳輸設(shè)備將無(wú)人汽車模型上的畫面和聲音信號(hào)采集到駕駛者面前的屏幕與音響上，駕駛者通過這些信息與外部世界交流，做出動(dòng)作反饋。體感傳感器捕捉駕駛員肢體語(yǔ)言，分析駕駛意圖，然后電腦發(fā)射無(wú)線電波給汽車，完成指令動(dòng)作。綜上所述，我的作品是一臺(tái)不需要身體接觸，似乎依靠意念（一些肢體語(yǔ)言）就能驅(qū)使的現(xiàn)實(shí)中的駕駛模擬器。

2 體感交互技術(shù)的價(jià)值

隨著體感交互技術(shù)的普及化，硬件成本的降低和軟件的開源使越來越多的人開始了解Leap Motion，Kinect一類的新型體感傳感器，并著手制作一些自己的作品。這些都使得體感交互成為越來越受人矚目的藝術(shù)作品或商業(yè)應(yīng)用的交互方式，大量的體感應(yīng)用層出不窮，極大地豐富了觀眾的各種體驗(yàn)，并產(chǎn)生越來越多新的可能性。探索交互技術(shù)本身并不是一個(gè)輕松的過程，但是我還是選擇了挑戰(zhàn)，實(shí)際上體感交互技術(shù)在我看來是非常有價(jià)值的，也是未來人機(jī)互動(dòng)中發(fā)展方向的一方面。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)生活似乎已經(jīng)進(jìn)入了一種讀圖時(shí)代。類似全部采用文字精確描述某樣事物的方式現(xiàn)在已經(jīng)越來越不能被當(dāng)代年輕人所接受，取而代之的是廣告、海報(bào)、微視頻等更多元的信息媒介。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們使用電腦終端的方式也會(huì)繼續(xù)發(fā)生改變——從有形的向無(wú)形的過渡。體感交互的技術(shù)也是順應(yīng)時(shí)代潮流的產(chǎn)物，那么在目前的技術(shù)允許下，我們能將肢體語(yǔ)言的這種模糊化控制做到什么程度呢？人類是否已經(jīng)開始可以依靠意念控制去做某件簡(jiǎn)單的事情了呢？通過對(duì)技術(shù)的研究，我們會(huì)慢慢深入探索的過程。采用體感技術(shù)作為控制手段實(shí)際上就是對(duì)常規(guī)有形控制（如按你、按鍵、搖桿等）的一種挑戰(zhàn)，從精確的某個(gè)動(dòng)作激發(fā)機(jī)械式的精準(zhǔn)操控到只是一念之間的隨性動(dòng)作轉(zhuǎn)化為某種最終結(jié)果的模糊化控制。我們把更多的事情交給電腦來處理，而人要做的只是下達(dá)一個(gè)大概的命令即可。這對(duì)電腦的判斷能力無(wú)疑是一個(gè)全新的考驗(yàn)，而個(gè)人開發(fā)這樣的肢體語(yǔ)言與模糊控制的復(fù)合系統(tǒng)也只有在硬件不斷發(fā)展的今天才漸漸能夠開始實(shí)現(xiàn)。我相信體感控制技術(shù)代表了未來人機(jī)交互發(fā)展過程中的某種基礎(chǔ)，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，由體感技術(shù)衍生出的模糊控制也會(huì)越來越普遍地進(jìn)入到我們的生活之中。

3 真實(shí)模型的價(jià)值

駕駛模擬是一個(gè)很有意思的話題。其實(shí)真實(shí)駕駛與模擬器在體驗(yàn)上始終還是存在很大的差異，原因主要有視覺感受與聽覺感受的差異，一個(gè)身臨其境一個(gè)面對(duì)屏幕；還有很重要的一種差異就是重心轉(zhuǎn)移，再好的模擬器都不可能完全模擬出坐在座艙內(nèi)在道路上行駛時(shí)的那種身體的感受?，F(xiàn)在駕駛模擬類的電子游戲很多，發(fā)展也比較成熟，也有現(xiàn)成的kinect賽車游戲，海內(nèi)外創(chuàng)客也開發(fā)了不少kinect虛擬駕駛模擬應(yīng)用，如果再要有什么創(chuàng)新，那也只能跳出虛擬的框架往真實(shí)出發(fā)，所以我選擇了遙控模型最為載體。使用真實(shí)的遙控汽車模型或多或少還是可以模仿出一些真實(shí)情況下汽車的反應(yīng)。

目前，無(wú)線電遙控技術(shù)與無(wú)人航拍飛機(jī)所采用的無(wú)線圖像傳輸技術(shù)和畫面穩(wěn)定系統(tǒng)都較為成熟。我將這些技術(shù)移植到我的載具上，使模型車成為一個(gè)擁有良好視野的無(wú)人偵察機(jī)。使用者可以通過屏幕產(chǎn)生一種置身其中的沉浸感，由于一切都發(fā)生在真實(shí)之中，模擬駕駛的感受也變得非常微妙。雖然不是真的坐在汽車?yán)锩?，但是畫面卻又是真實(shí)的，和電腦模擬游戲相比較會(huì)產(chǎn)生完全不同的駕駛體驗(yàn)。在我們的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中，模型車和駕駛員之間的反饋?zhàn)兊酶用芮?，我認(rèn)為這都是源于模型的真實(shí)性。真實(shí)性是人們行為的重要判斷標(biāo)準(zhǔn)之一，這也是為什么人們?cè)谶b控模型的實(shí)驗(yàn)中要比在電子游戲過程之中參與度更高的原因。我相信，通過一種相對(duì)虛化的模糊化駕駛控制方式去操控一臺(tái)實(shí)際存在的模型是一種非常有意義的全新嘗試，無(wú)論這么做是否有必要，都是一種對(duì)新的未知領(lǐng)域的探索。

4 我們?yōu)槭裁瘩{駛

我們?yōu)槭裁匆谱黢{駛模擬器？實(shí)際上模擬器基本都是用來解決在大多數(shù)情況下現(xiàn)實(shí)中無(wú)法做到、但又想要嘗試的事情，或者是在有風(fēng)險(xiǎn)的情況下，使用模擬器來減少可能的損失。那么問題就來了，作為一種采用體感控制技術(shù)駕馭遙控模型的練習(xí)方式似乎并不能真的對(duì)駕駛水平的提高有多大幫助，而體感控制本身的模糊性也制約了精確駕駛，那么這種模擬器本身已經(jīng)有點(diǎn)脫離現(xiàn)實(shí)情況。但從另一個(gè)角度來講，駕駛的過程實(shí)際上就是意念運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為駕駛行為，并導(dǎo)致最終駕駛結(jié)果的一種過程，而我們現(xiàn)在是將駕駛行為轉(zhuǎn)化為體感控制的過程，結(jié)果則變成驅(qū)動(dòng)一臺(tái)遙控模型。從某種程度上說，這套駕駛模擬器還是完成了對(duì)駕駛意圖轉(zhuǎn)化為最終駕駛結(jié)果的詮釋，只是過程更寫意罷了。駕駛也許是人類的本能，從有馬匹的時(shí)代開始人類就向往著能用馬車到達(dá)任何地方。駕駛模擬器雖然不能帶你遨游世界，但一樣可以體驗(yàn)到駕駛的快感?；蛟S可以認(rèn)為一次永遠(yuǎn)到達(dá)不了目的地的旅行是徒勞的，僅在原地轉(zhuǎn)圈的駕駛還是存在某種缺失。但駕駛的過程是一個(gè)意動(dòng)的過程，將這個(gè)過程從現(xiàn)實(shí)中抽離后，可以說它有意義也可以認(rèn)為實(shí)際上完全沒有價(jià)值。究竟怎樣去理解，還是要問一句：我們駕駛的目的是什么？

5 技術(shù)路線

關(guān)于體感駕駛的理論在上文已經(jīng)詳細(xì)闡述，下面來介紹一些具體的技術(shù)細(xì)節(jié)。我的作品使用了Kinect體感傳感器作為數(shù)據(jù)采集器。它的基本工作原理是使用紅外投射器將不可見的紅外光譜散布在空間內(nèi)，再通過紅外感應(yīng)器捕捉反射回來的光線，同時(shí)利用RGB攝像機(jī)進(jìn)行分析。如果在此空間中有人存在，那么系統(tǒng)將自動(dòng)捕捉用戶各個(gè)骨骼關(guān)節(jié)的空間三維數(shù)據(jù)。有了這組數(shù)據(jù)后，我就可以將它拿來利用。在電腦中我使用MAX/Msp軟件中的一個(gè)開源程序jit.openni來獲取各組數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。將具體的某些動(dòng)作歸類，進(jìn)行模糊化處理后，轉(zhuǎn)化為遙控汽車上各個(gè)通道的具體控制信號(hào)。這些信號(hào)通過Maxuino程序發(fā)送給Arduino單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)控制6組舵機(jī)控制2.4Ghz無(wú)線電遙控系統(tǒng)的各個(gè)通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的控制。無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)的工作頻段在5.8GHz，不會(huì)和遙控系統(tǒng)發(fā)生干擾。采用這種相對(duì)復(fù)雜的方式而非直接使用無(wú)線傳輸模塊來控制車輛，主要是考慮到遙控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全問題，Arduino的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)比現(xiàn)有的R/C遙控器失控的概率要大很多。

車載攝像系統(tǒng)使用了可以單獨(dú)插儲(chǔ)存卡的多功能微型攝像機(jī)，在駕駛過程中，駕駛員可以自由開啟攝像或拍照功能。駕駛結(jié)束后，高清圖像與視頻可以直接導(dǎo)入到電腦中，方便日后觀看和編輯。影像穩(wěn)定系統(tǒng)采用了使用SimpleBGC程序的兩軸無(wú)刷自穩(wěn)定云臺(tái)，手工制作了第三個(gè)軸用作視角自轉(zhuǎn)。車體一共配置了六個(gè)通道的遙控功能，包括前進(jìn)/后退、左/右、云臺(tái)俯仰、橫滾、自轉(zhuǎn)和攝像機(jī)控制。具體操控技巧受篇幅限制就不再一一說明，可以登錄我們的網(wǎng)站：http：//zhan.renren.com/rcdriver自行查看視頻。載具選用了日本田宮模型生產(chǎn)的CR-01攀爬遙控車并做了大量改裝。

6 結(jié)語(yǔ)

從作品宣傳視頻在中國(guó)最大的遙控模型網(wǎng)站RCFans的投稿結(jié)果來看，體感駕駛的概念獲得了不錯(cuò)的反響，在半個(gè)月后就有超過9500次的點(diǎn)擊量，并獲得70條以上的留言。其中大多數(shù)用戶都認(rèn)為這是未來的一種發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)然也有部分用戶指出這種設(shè)計(jì)實(shí)用性不強(qiáng)，系統(tǒng)太過冗余等缺陷。無(wú)論如何，作為一種新的概念與技術(shù)，都需要接受歷史的驗(yàn)證才能證明它的最終價(jià)值。但就目前而言，體感控制已經(jīng)展現(xiàn)出許多明顯的優(yōu)勢(shì)是不容忽視的，而將該技術(shù)整合可以使目前的模擬駕駛游戲市場(chǎng)和遙控模型市場(chǎng)的現(xiàn)狀變更加的多元化，這種嘗試也是很有價(jià)值的。我相信未來體感交互技術(shù)在模擬駕駛游戲或其他領(lǐng)域都將會(huì)有更多的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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