虛擬現(xiàn)實（VR）情景下的界面設(shè)計模式解析

潘尚仕

摘 要：當設(shè)計師戴上VR頭顯的時候一定會感受到跟傳統(tǒng)平面屏幕媒體（比如網(wǎng)站、手機和平板）完全不一樣的視覺體驗，用戶從傳統(tǒng)的界面的旁觀者身份一下子變成了界面的一部分，這會讓大部分的傳統(tǒng)界面設(shè)計師無可適從，如何從傳統(tǒng)的平面屏幕媒體設(shè)計轉(zhuǎn)化到VR設(shè)計成為一個新的課題。本文從直觀的界面設(shè)計模式方向切入，以用戶為中心和功能可見性的原則出發(fā)，創(chuàng)造性地歸納了三種不同的VR界面設(shè)計模式及其理論。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；VR；界面設(shè)計；設(shè)計模式

界面是人機交互的核心所在，包含了用戶界面設(shè)計、層級和功能的對應，界面和交互的對應等，這些基本的原則同樣也在VR空間中適用，只有在VR①情境中的用戶有主動的視線控制權(quán)和空間移動權(quán)，原先適用一個固定屏幕展示所有界面和功能都被重塑到虛擬空間中去了。對于VR情境下的用戶界面設(shè)計師來說，最重要的是界面和空間的關(guān)系，然后才是界面和功能的關(guān)系。界面首先得遵循用戶的視覺需要、空間需要和功能需要進行設(shè)計，進行交互操作的也不再是鼠標鍵盤了，而是用戶的整體，包括移動、視線和雙手等。以用戶為中心，VR界面設(shè)計的模式可以分為場景式界面設(shè)計、全局式界面設(shè)計和手持式界面設(shè)計。

1 場景式界面設(shè)計模式解析

場景式界面設(shè)計，是指把界面和操作信息融入虛擬空間和虛擬場景中的設(shè)計模式。在現(xiàn)實空間中，用戶平常生活的空間如客廳、書房等就是場景式界面，不管是墻壁、書桌、操作臺等都在向用戶傳達各種界面信息和操作信息，只是這種界面模式太過于日常和自然，以至于用戶忽略了它們。VR情境下的界面設(shè)計就是直觀地還原現(xiàn)實世界的場景和體驗，讓用戶在現(xiàn)實世界的經(jīng)驗馬上可以在虛擬空間中運用，學習成本低，適應過程短，操作簡單，而且虛擬場景給予用戶的反饋是跟現(xiàn)實空間是一致的，這會大大激發(fā)用戶進一步交互操作的興趣。

場景式界面設(shè)計模式把人和空間、空間和界面的關(guān)系放在首位，所有的視覺習慣和操作習慣都遵循現(xiàn)實世界的經(jīng)驗，然后再融合數(shù)字交互技術(shù)的便捷性來塑造非凡的VR用戶體驗。比如Oculus官方出品的VR雕刻應用“medium”就是把在虛擬空間中重塑傳統(tǒng)的雕塑工作室，用戶在整個空間中可以很好地感受整個空間的深度信息和作品尺寸的比例關(guān)系，而且雕塑作品可以像真實作品一樣置于地上，雕塑家可以圍著它走動觀察，在整個虛擬空間中還可以設(shè)置虛擬天氣的變化，空間頂部的光線不斷變化可以讓雕塑家更好地把握雕塑的形態(tài)。而雕刻需要用到的工具都要按現(xiàn)實世界中雕塑工作室的習慣放置在不同的工作臺上，藝術(shù)家們可以很方便地使用，就跟現(xiàn)實中雕塑的習慣一樣。藝術(shù)家們已經(jīng)用這種虛擬雕刻工具為我們展示了這種新型的未來創(chuàng)造力。比如Oculus故事工作室藝術(shù)總監(jiān)Goro Fujita（藤田五郎）就使用了VR雕刻應用“medium”創(chuàng)作了一系列極富表現(xiàn)力的虛擬雕塑作品，他覺得使用Oculus的Touch手柄結(jié)合medium能夠直觀和自然地創(chuàng)造任何你想要創(chuàng)造的東西，一旦你沉浸到了該虛擬工作空間后，會覺得你是使用真正的泥土和工具來雕刻作品，②而這種體驗感就是合理地使用了場景式界面設(shè)計和借鑒了現(xiàn)實的交互操作經(jīng)驗造就的。

2 系統(tǒng)式界面設(shè)計模式解析

全局式界面設(shè)計，指的是懸浮在用戶視場角內(nèi)的界面設(shè)計，提供給用戶虛擬空間的基礎(chǔ)功能界面、位置說明界面和視線、操作交互說明等。在這個界面里，用戶可以控制系統(tǒng)的設(shè)置、獲得基礎(chǔ)的位置信息、消息提醒等，在未來的沉浸式虛擬工作環(huán)境中，用戶還可以使用這種界面模式來顯示和操作其他應用的消息。通常情況下，全局式的界面形態(tài)是隱藏著的，是用戶在體驗的過程中系統(tǒng)為了向用戶展示必要的信息提示或者通過用戶的交互手勢或其他工具來喚出的。

全局式界面通常疊加在虛擬空間里的其他顯示之上，更靠近用戶的眼睛，一定程度上會引起用戶雙眼聚焦的疲勞感從而導致虛擬暈動癥。所以全局式界面設(shè)計模式的使用場景一定要注意以下幾點：

第一，低頻次的使用：雖然全局式界面也是在用戶的視場空間中，但它一般是獨立于場景存在的界面，對用戶的沉浸感造成了干擾，所以一般都是在系統(tǒng)設(shè)置、聲音設(shè)置、應用版權(quán)信息、消息提示等非常低頻次乃至可以忽略不用的界面模塊中使用。

第二，避免復雜的設(shè)計：因為全局式界面通常疊加在默認的虛擬場景之上，考慮到疊加造成與VR場景內(nèi)容上的混淆性在設(shè)計上應該是簡潔的，避免繁瑣的視覺元素，更要避免無謂的動效，建議使用鏤空、線框、半透明等視覺元素。

第三，合理的深度位置：由于全局式界面通常獨立于游戲場景的存在，所以不用考慮跟場景空間的貼合問題，只需要把界面放在用戶的視場角內(nèi)，視角深度需要根據(jù)界面信息的大小放置到1.5～3m的深度范圍，因為界面太近則顯示的信息太少，而且用戶會產(chǎn)生壓迫感，太遠的界面則不能有效覆蓋掉場景空間，有可能會被場景的其他元素所遮蓋。全局式界面被喚出的時候需要系統(tǒng)偵測用戶當前的視場角位置，把界面直接顯示在當前用戶視線的正對面位置，不需要用戶做轉(zhuǎn)頭等多余的動作就能看到。

第四，巧妙地結(jié)合場景元素：在VR應用的體驗過程中，有一些提醒類的界面信息在整個互動過程中起著非常重要的指示作用，但是又不能非常突兀地長時間的顯示在用戶眼前，所以把這些提醒消息附在視場角內(nèi)的視覺元素上呈現(xiàn)是一個非常巧妙的方法，既可以讓用戶注意提醒消息，但是又不破壞原來的視覺深度感覺。

3 手持式界面設(shè)計模式解析

手持式界面設(shè)計指的是界面跟隨者用戶雙手并顯示在手上的一種界面模式，手持式交互操作也是一般人慣用的操作模式，最典型的就是智能觸摸手機，左手拿著手機屏幕，右手進行點按滑移的交互操作，還可以控制顯示界面離雙眼的遠近和角度，這種真實世界的經(jīng)驗完全可以移植到虛擬空間中去。

手持式界面設(shè)計是跟隨式的界面，不需要用戶轉(zhuǎn)動頭部或者移動位置去尋找，只要很簡單地抬起手臂就會出現(xiàn)，是一種非常簡單的交互模式，而且界面的對焦方式也非常的自然，不會引起用戶的視疲勞。在手持式界面設(shè)計模式中，Leapmotion公司做了大量的實驗性研究，畢竟該公司的核心產(chǎn)品就是手勢交互。比如圖4所示的手持式交互界面，用戶抬起手臂就能看到這個界面，而且這個界面完全符合三維深度空間的原理，抬得很近眼睛也可以放到更遠的位置，就像用戶平常看手表一樣，完全是一種自然的界面模式。從圖片的左右兩部分的差異點可以看到，雖然界面是抽象的扁平化風格界面，但卻具備了完整的現(xiàn)實物理屬性，手臂的輕微翻動可以看到界面對象的透視、光影等都發(fā)生了符合現(xiàn)實物理規(guī)律的變化。

手持式界面設(shè)計不僅有著非常簡單的喚出模式，而且圍繞著手臂、手掌和手指在界面設(shè)計和交互設(shè)計上可以有很多想象力，傳統(tǒng)手機界面的動效設(shè)計和交互方法都可以很好地移植進來，讓手持式界面設(shè)計實現(xiàn)比較復雜的功能操作成為可能。手機界面的設(shè)計除了X軸和Y軸外，也可以通過前后層次的設(shè)計變相達到在Z軸方向上設(shè)計界面的目的，但是其Z軸的層次信息畢竟只是平面媒介上的模擬，用戶必須隱藏上層的界面才能顯示下層的界面，并不能真正利用Z軸的深度空間。這在VR空間中可以得到完美的解決，可以真正地把界面圍繞著手臂展開，用戶只要轉(zhuǎn)動手臂可以查看各個角度的界面。Google公司開發(fā)的VR繪圖軟件《Tilt Brush》就是采用了手持式界面設(shè)計的模式，把工具面板、調(diào)色面板、畫筆面板和特效面板以立方體的形式圍繞著左手，而右手作為選中的工具來對左手面板進行選中操作，并在虛擬空間中繪畫。在這個虛擬空間中，用戶抬起左手并喚出立方面板，通過手柄的觸摸滑動來轉(zhuǎn)動面板，通過旋轉(zhuǎn)和移動手的位置來調(diào)整跟面板人眼的角度和距離達到一個舒適瀏覽和操作的狀態(tài)，由于人左右手長期配合操作的生活習慣經(jīng)驗，這種界面設(shè)計模式非常符合用戶體驗和日常經(jīng)驗，輕松的為用戶認知和熟悉，從而完成交互操作的目的。

以上的三種用戶界面設(shè)計模式只是筆者根據(jù)用戶在VR空間中交互體驗經(jīng)驗以及觀察大量優(yōu)秀VR作品總結(jié)出來的，隨著VR設(shè)備及交互方式的發(fā)展變化，交互界面設(shè)計模式也會發(fā)生新的變化，帶來新的模式，但是不管在移動手機界面設(shè)計、VR界面設(shè)計或AR界面設(shè)計，以用戶體驗為中心的指導原則都不會變，只要堅持以用戶為中心的設(shè)計模式都能經(jīng)得起用戶的考驗。

注釋：①虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）是一種全新的數(shù)字媒介，它結(jié)合了目前最先進的計算機圖形圖像學、計算機仿真技術(shù)、多傳感器數(shù)據(jù)融合追蹤技術(shù)，同時模擬人的視覺、聽覺和觸覺等感官功能，能夠使人沉浸在計算機系統(tǒng)生成的虛擬場景中，并能通過肢體動作、手勢動作以及語言識別等自然方式與之進行實時交互交流，從而創(chuàng)造了一種全新體驗的多維度信息虛擬空間語境。參考資料：胡小強：《虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)與應用》，北京：北京郵電大學出版社，2009年。

②資料參考來源：http：//medium.oculus.com.

參考文獻：

[1] 胡小強.虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)與應用[M].北京：北京郵電大學出版社，2009.

[2] Alan Cooper，Robert Reimann .交互設(shè)計精髓[M].劉松濤，等，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[3] 劉青，薛澄岐.基于眼動跟蹤技術(shù)的界面可用性評估[J].東南大學學報（自然科學版），2010.

[4] 蔡力，等.虛實運動一致性對虛擬現(xiàn)實暈動癥的影響[J].系統(tǒng)仿真學報，2016.

[5] 李書印，萬明習，李新肖.虛擬環(huán)境中的視覺感知[J].中國圖象圖形學報，2000.

[6] Alex Colgan . soccer-balls-galaxies-david-holz-future-vr-inputs-sensors[DB/OL] . http：//blog.leapmotion.com/soccer-balls-galaxies-david-holz-future-vr-inputs-sensors/，2016.