Cardboard虚拟现实VR app交互设计开发研究

周勇

【摘要】 本论文描述了Cardboard盒子类VR眼镜的交互设计样式，以及如何基于Unity3D引擎来实现app中的交互效果，就目前VR眼镜体验不佳的问题，在开发时如何做出一些交互细节上的改进。

【关键词】 虚拟现实 Unity3d 交互设计

前言：VR的开发有典型的学科交叉性，技术层面目前主要是计算机，电子，自动化，甚至机械（力反馈）的人在做，另外心理学，人机工程学，以及研究人的神经和生理结构的人都有涉及。在庞大的科学知识体系面前，一个人的学识有限，本人就工作与学习中对交互设计的一些经验积累，结合计算机应用知识，基于Unity3D 5.X开发引擎研究一些提升交互体验的效果，为国内VR的交互设计与开发抛砖引玉。

一、VR眼镜的人机交互

1、人机交互的发展史。59年美国学者B.Shackel从人在操纵计算机时如何才能减轻疲劳出发，提出了被认为是人机界面的第一篇文献的关于计算机控制台设计的人机工程学的论文。自此，人们开始关注并研究人机交互学。从CLI 命令行界面，GUI图形用户界面，到NUI自然用户界面，人类经历了从纸笔、打字机，到计算机、笔記本、手机平板、穿戴式设备等。人机交互始终以人为根本，以用户体验为中心。

2、VR眼镜的几种人机交互方式。定时瞄点，触控板，蓝牙手柄，空间定位，位置追踪，语音控制，3D手势，动作捕捉等。这些现有的交互技术各有优劣，其硬件的特性决定了它所拥有的交互方式。对于像Cardboard这种盒子类VR眼镜，他的交互方式主要以“定时瞄点”为主，也是我们俗称的“凝视”。

二、Unity3D 5.X引擎简介

Unity是由Unity Technologies公司开发的专业跨平台游戏开发及虚拟现实引擎，开发者可以通过它轻松完成各种游戏创意和三维互动开发，创作出精彩的游戏和虚拟仿真内容。不同的眼镜厂商会提供适合自家产品定制的SDK包，例如暴风墨镜最新的包“MojingSDK For Unity V1.3.4956 （R）”，三星Gear VR的SDK包“gvr-unity-sdk-master”，谷歌Cardboard也有专属开发包。开发者需要从其官网的VR开放平台下载适合对应硬件的SDK。导入SDK包，将自己开发的app结合SDK中的摄像机模块，生成手机应用安装包安装使用，最后在VR眼镜里观看效果进行调试。

三、VR眼镜app交互设计

1、摄像机场景切换与UI的淡入淡出。在VR场景切换时应该有过渡感。现在很多VR app在打开或者切换场景时是生硬的直接跳转，如果从一个很暗的环境突然切换到亮环境时，会对眼睛造成伤害，感到不适，特别是使用VR眼镜，将所有的视野都包裹了，更应该考虑到视觉上的舒适性，场景切换之间的流畅性，很多音乐播放器为了缓解暂停音乐时，歌曲声音的骤停造成的不适感，将暂停时的歌曲做成淡出效果，听起来不会突然切断，而是逐渐消散的感觉，因此VR在视觉上同样可以采用听觉交互，给摄像机与UI以淡入淡出效果，来使画面流畅，缓解用户的不适感。要实现画面的淡入淡出效果，我从手机移动端的UI设计中获得启发，通常在手机移动端的UI设计中，我们会增加一层黑色半透明遮罩在不需要突出或需要淡化的地方，来使主题内容跳出来。同理，我们可以将黑色半透明覆盖在Unity的MainCamera（主摄像机）上，设置当运行程序时，遮罩渐变出现并持续2秒。在VR中按钮被点击过后的突然又生硬的消失也会给人虚假和诧异的体验，这些小细节都会给大脑带来这是假的的映像，从而降低了真实感和体验感，那么UI方面同样可以像摄像机一样有淡入淡出的效果，但是实现方式并不再是给摄像机加遮罩了，而是让UI逐渐消失。

2、 凝视的十字准心与UI间的交互。现在的app为了能普及各种像Cardboard这样没有手柄的VR设备，为了更方便使用，需要设计一个交互，使用户知道他们正在做什么，选择了哪一个UI，使用户能准确的知道自己与虚拟世界正在进行怎样的交互，是“确定”或正在“取消”。这里可以参考第一人称射击类游戏，将枪口的准心当作我们凝视的视觉中心，使用户知道自己正看向哪一个点，于是设计一种准心样式：正中心有红点，四周有半透明的环，凝视住某个UI时环开始填充，用来反馈给用户正在选择的进度，防止不稳定的头部晃动造成的误操作，给与用户反悔的时间，也确保自己选择精准。实现定时瞄点效果后，如果能使被凝视的UI也能随准心进度同步反馈交互进度，体验会更佳。

3、用户偏离主界面时的处理方法。有一种情况时常发生，但很少有开发去解决，当你进入某个app或者游戏的开始界面时，这时你取下眼镜交给对面的用户试玩，这时他看的是界面的后方，他会告诉你怎么什么都看见；或者你在经过360°的体验之后，不知道自己转向了何方，但是想退出，却找不到任何UI。这时的用户体验就显得尤其重要了，在用户偏离正方向一定角度时，给出箭头图标的转向提示。设计当镜头摄像机（用户视线）偏离正方向UI 60°时，出现箭头提示，箭头也需要设置0.5秒的淡入淡出效果体验会更佳。

参 考 文 献

[1] 刘春丽 . 人机交互界面发展趋势研究 [J]. 潍坊学院学报 ，2016（2）.

[2] 林芝 . VR/AR产品：交互技术百花齐放 [N]. 中国电子报 ，2016.1.10.

[3] 张明 . 基于Unity3D体感游戏用户界面的研究与实现 [D]. 北京林业大学 ，2016