隔空抓物解密VR远距离交互技术

2018-04-23技术宅

电脑爱好者 2018年6期

关键词：交互技术远距离竹竿

技术宅

可望不可及——VR世界里的“手短”之痛

VR可以为我们带来非常真实的虚拟效果，但是大家知道无论是在真实世界还是虚拟世界里，很多物体都会离我们太远，从而导致我們无法直接使用双手去操控这些物体。特别是在VR游戏中，因为很多操作都是借助双手进行操作（图1）。

那么如何使用双手对原来臂展范围之外的物体进行操控？VR远距离交互技术就应运而生，顾名思义它就是一种可以在VR里实现对远程物体进行操控的技术，它借助动画召唤、意念移物、增强用户手臂等虚拟的远程交互技术来实现对远程物体的操控（图2）。

隔空取物 VR远距离交互背后的秘密

如上所述，VR远距离交互技术可以实现对臂展范围之外的物体进行操控。那么对于原来无法接触到的物体，VR远距离交互是怎么实现对其操控的呢？

在现实生活中，对于我们双手无法触及的物体，一种方法是将远处的物体移动到伸手可及的位置；另一种方法则是加长我们的手臂控制范围，比如使用竹竿等物体进行延展。在VR世界里，VR远距离交互也是使用类似的方法实现对虚拟手臂的扩展。比如移动远处的物体，在VR远距离交互中是借助一种名为“动画召唤”技术来实现的。

首先是对远处物体的选取。开发者将头部/头显位置作为参考位置，通过添加偏移量估算出肩膀位置，然后使用肩膀处发出的射线，经过手掌位置两点成线直达目标。这样当射线击中物体的碰撞器时，线渲染器和物体周围的高亮光圈会示意使用者，从而让VR操作者能够选取到远处的物体，最后对着悬浮物体弯曲手指做出一个抓取的动作就能选中该物体（图3）。

选取到远处的物体后就要实现对物体的抓取。开发者借鉴我们日常的手势操作，通过将手掌朝上，快速勾勾手指。VR设备接收到这个指令后会让物体按手指弯曲度的比例向手部移动，这样一旦你的手指抓紧以后，远处的物体就会被你抓在手掌中，实现对远程物体的抓取（图4）。

完成对物体的抓取后就可以实现对物体的交互操作。比如在VR游戏中，我们需要将远处的物体抓取后进行左右手的控制，在成功抓取物体后，这个物体就可以从你的左手传输到右手中，这个操作就像现实生活中在你的左右手倒腾某个物体。

因为上述抓取的是远程物体，完成所需的交互操作后，我们还要和现实生活中一样将物体回归原位。此时我们只要抓住这个物体并且伸直手臂，此时VR场景中的线渲染圈会出现并给出物体返回原来位置的路线，当你放开物体后就会自动回到原来的位置，整个操作就像是抓住远处的弹簧，你是将它拉伸到伸手可及的位置，松手后会自动回复到原来位置（图5）。

上述方法是通过“动画召唤”技术来实现的，另一个方法则是通过延长手臂的方法实现对远程物体的控制。开发者采用一种名为“交互手”（InteractionHands）技术，通过交互引擎进行抓取。

它的整个操作流程和上述动画召唤类似，比如在日常生活中我们使用竹竿触碰远程物体的时候，大脑会将竹竿当作我们身体的一部分，这样竹竿就变成加长手臂。在VR设计里使用类似的理念，开发者将我们双臂可触及的范围重新映射成等比例放大的投射空间，这样我们的虚拟手臂就等于放大数倍长度，通过这种放大的投射，使之可以触碰到远处的物体并完成抓取。同样在抓紧物体并完成交互后释放物体，把手收回，你的投射空间范围也会进行动态调整，直到你的真实手部和参考肩部位置的距离缩小为零，这样在视觉效果上物体就回复到原来的位置，完成一次对远程物体的交互操作（图6）。