自然交互界面在游戏领域的应用

2011-10-13清华大学美术学院北京100000

大众文艺 2011年9期

杜云（清华大学美术学院北京 100000）

自然交互界面在游戏领域的应用

杜云（清华大学美术学院北京 100000）

本文通过对电子游戏交互方式的发展历程进行回顾，并对游戏发展过程与计算机交互界面发展的节点进行分析，探讨了电子游戏的交互形式在计算机技术发展的影响下走向回归自然，更追求体验感的趋势。进一步提出自然用户界面[1]在电子游戏应用中的重要意义和优势，以及基于自然交互界面的游戏交互设计需注意的几个方面。

自然交互；游戏设计；用户界面

游戏自古就是人类生活中相当重要的部分，它帮助人们强健身体、开发智力。在漫长的岁月中，世界各地的人们发明出数以万计的游戏形式，它们大致可分为两类：桌面游戏（Table Game) 和场地游戏（Lawn Games)，图1中的场景即为至今仍很受欢迎的网球游戏。

传统游戏大致包含3个特点：1.多人参与，不论是棋牌类游戏还是肢体游戏，大多由二至多人参与，合作或对弈；2.同时性，参与游戏的人需要在同一时间同一地点一起进行游戏；3.直接接触，参与人使用道具或作用于人，不需要语义转化。

随着科学技术的发展，电脑的出现使电子游戏逐渐渗透到人们的生活中。而游戏的人机交互形式往往比应用类产品先走一步。从1946年第一台电子计算机问世，便开启了人机交互（Human-Computer Interface）的时代。从由指示灯和机械开关组成的机械操作界面演变到由终端和键盘组成的字符作业控制语言及交互命令语言界面（Character User Interface, CUI）用了11年，直到1957年IBM公司推出FORTRAN机器语言[2]。图形用户界面（Graphic User Interface, GUI）最早出现在十九世纪70年代，由美国Xerox公司的Palo Alto研究中心研究员Alan Kay提出了Smalltalk面向对象程序设计等思想，并发明了重叠式多窗口系统[3]，见图2。

真正商用是1980年 Three Rivers公司推出Perq图形工作站开始的。而早在1962年麻省理工学院开发的世界上第一个电子游戏《太空大战》（Space War）已完全采用图形用户操作界面，见图3。这是一款两人对战游戏，而当时做对战的原因只是因为它比编程做电脑AI角色容易很多。

图2

图3

图4

如果说《太空大战》只是学术研究，那么真正意义上商业化的电子游戏则是十年后雅达利（Atari）公司的《Pong》，见图4，它开创了电子游戏商业化的先河。《Pong》通过两个操纵杆的上下晃动来控制“球拍”的移动，将屏幕中到处反弹的光斑弹到对方那边，接不到则失分。就是这样一款简单的游戏获得了巨额的财富。

之后随着计算机技术的飞速发展、个人电脑的普及，使用鼠标、键盘控制的游戏渐渐代替了纯机械操作的街机、手柄游戏的主流位置。世界上第一款在市场上获得巨大成功的PC图形动作冒险游戏《波斯王子》是由Broderbund公司在1989年根据阿拉伯民族的古老传说《一千零一夜》在APPLE平台上制作的，它代表了当时电脑技术的最高水平。

电子游戏经过几十年发展，最明显的趋势就是“自然化交互方式”的转变。一方面随着电脑的移动化程度提高，平板电脑、手机成为游戏的“新战场”，通过多点触摸代替鼠标点选、语音输入、重力加速感应以及震动等反馈机制，使游戏的操作更加自然直接；另一方面wii的出现颠覆了“手柄”模式的操作，玩家只需要手拿着控制器在屏幕中指向和挥动即可完成复杂的操作。而Kinect则彻底抛弃了控制器，实现了通过全身动作的变化操作游戏。游戏的操作方式逐渐回归到传统游戏方式中，而在游戏内容方面提供了更多可能。

自然交互界面相对于单纯的图形交互界面在游戏应用中具有诸多优势，主要体现在如下几个方面：

首先，自然交互界面使人操作计算机的方式更接近于日常自然交流，大大降低了学习成本。

例如记住字母按键在键盘中的位置，在图形交互界面中记住“按钮”和普通图片的区别、什么样的文字是超链接，以及右键点击鼠标会出现选项菜单等都需要一定的认知转化过程，而自然交互界面往往采用日常交流中经常用到的方式，例如手势、说话等，减轻记忆和认知转化的负担，使人与计算机的交流更加流畅。

在游戏中，自然交互界面避免了将游戏动作转化为各种按键而产生的困惑，例如使用操作手柄时做一个抓取挪动动作需要先使用方向按键将光标移动到相应位置，按下定义为“抓取”的按钮，再使用方向按键将光标移到目标位置按下“松开”按钮；使用鼠标时也需要握着鼠标在桌面划动使屏幕中的光标移到相应位置按下鼠标左键，拖动鼠标使光标移到目标位置放开左键；而使用自然交互方式中的手势识别却只需要将手放到需要移动的物体前做“抓取”的动作，移到目标位置“放开”即可。

其次，丰富的输入方式不但提供了更多操作的可能，而且增加游戏趣味性、增强游戏玩家的参与感。

自然交互界面是一个多学科交叉的研究领域。它包括多点触摸（MultiTouch）、体感手势识别（Gesture Recognition）、语音识别（Voice Recognition）、重力加速感应（Gravity Acceleration ）、脑电波识别（Brain-Computer Interface）[4]等多种技术形式。

将这些新技术应用到游戏领域改变了单一的操作方式，给玩家更多发挥的空间。例如之前玩舞蹈类游戏，玩家只能通过按键盘的上下左右四键来控制角色的动作，几乎没有“参与性”可言；之后可以通过购买跳舞毯连接电脑，用脚踩跳舞毯上的4个箭头实现控制，玩家已可以真正通过“跳舞”来参与游戏了，但玩家却无法真正关注到舞蹈动作，只是踩对箭头；带有红外感应的“手舞足蹈”跳舞机出现之后很大程度上调动了玩家的双手；Kinect推出舞蹈游戏之后，通过摄像头直接拍摄玩家的动作，玩家需要在音乐节点时卡上规定的姿势，这不但保持了本身的游戏性，更大大增强了玩家的参与感。

再次，多种输出形式以及高质量的反馈机制提供了更加真实、多维度的感官体验。

例如3D场景、佩戴式3D眼睛中显示的浸入式场景为玩家提供了“身临其境”的感觉，游戏体验更加真实；大尺寸屏幕或投影、立体声取代了曾经的21寸电视机使感官得到更强烈的震撼效果；最重要的时高精度的识别反馈机制，例如强大的运算能力能够快速准确的识别语音并给予及时恰当的反馈，手势操作时即使不能真实的拿到某个物体，屏幕中的虚拟物体也会牢牢的被“掌握”，体感识别能在屏幕中实时看到自己的动作与游戏角色间的强烈联系等。

作为交互设计师，我们不但要充分发挥自然交互界面的优势，同时需要着重注意游戏自然交互界面设计过程中如下几个问题：

第一，保护游戏玩家的操控感

游戏交互界面必须确保玩家的操作行为及结果与现实世界匹配。例如当用户在空中放下一个虚拟物品时，如果不是在太空类的失重环境下，它应该向地心引力所吸引的方向移动，如果物品没有受到任何力的吸引而向其他方向移动的话，则违背了现实世界的规律，与玩家的认知产生分歧，那么必定造成困扰影响操控感。

及时、准确的反馈对于操控感来讲同样重要，例如玩家对目标角色说了一句话，其没有任何反应、延迟反应或者错误反应，玩家会产生挫败感，次数多了之后玩家便会选择拒绝尝试。因此在设计交互界面时应尽量避免使用户产生挫败感的情况出现。

第二，减轻游戏玩家的记忆负担

过多的操作方式、语义容易造成玩家的记忆负担。例如Ipad文档编辑软件中微调元素的操作方式是“用一根手指碰触并按住一个对象，然后用另一根手指在你想要的方向上敲击即可”。这是一个生活中很难见到的复杂手势，逼迫用户记忆繁缛、不自然的操作方式恰恰违背了自然交互界面降低学习成本的特点。另外让用户迷惑哪些动作可以用，哪些不可以用也是一种记忆负担，例如Android手机用手指长按屏幕有时可以激活选项菜单，而有的时候不可以，这就使用户产生迷惑，逼迫用户做情景记忆。

第三，避免过于繁杂的配件

自然交互技术发明至今已有几十年了，但至今仍未被广泛应用的很重要一个原因是往往需要跟多硬件附件作为辅助，甚至需要用户专门佩戴特定的“装备”，例如前几年轰动整个人机交互领域的“第六感”（见图5）需要在身上挂一个奇怪的装置才可使用，很多手势识别需要戴手套，脑电波识别需要在脑袋上戴个连了好多线的帽子等，注定了它们只是实验室里“高新技术”的产物。微软的Kinect之所以获得商业上的巨大成功，恰是因为其摆脱了所有可能装置在玩家身上的配件，任其自由掌控。作为游戏设计师，我们要尽量避免过于追求硬件的多样化，而要更多的考虑怎样把高明的技术隐藏在有意义的交互行为之后。

计算机技术的发展过程中，游戏的界面以及操作方式一直先进于应用工具，因此研究游戏的交互方式对于未来用户交互界面有着十分深远的意义。时至今日游戏的交互方式已回归到自然的状态，相信不久的将来人机交互的形式会更加优化，自然交互界面是未来发展的趋势，人类终将摆脱蜷缩在电脑屏幕前工作的状态。作为设计师，我们应最大限度的发挥自然交互界面的优势，设计出更加友好、易用、人性化的交互界面。