电子游戏人机交互设计研究

摘 要：本文通过研究人机交互及电子游戏人机交互的发展，从交互产品形式、反馈机制、交互界面、游戏过程4个角度，举例并分析电子游戏人机交互特点，同时总结与展望电子游戏人机交互研究的未来发展。

关键词：交互设计;游戏设计;交互界面;人机交互

0 引言

回顾电子游戏的发展，就是人机交互发展的具体体现。电子游戏产生至今已有超过半个世纪的历史，如今世界部分国家将其视为新兴产业并加以重视。电子游戏人机交互设计作为交互设计的方向之一，是一种讲故事的方式，目的在于通过设计合适的“场景”、运用合适的“手段”、合理地组织“人”及其“行为”，从而满足用户的体验需求。[1]研究电子游戏人机交互发展，可以洞察人机交互设计的趋势，从而改善用户的游戏体验，促进电子游戏行业发展。

1 人机交互发展

人机交互是一门研究系统与用户之间互动关系的学科。人类在发展计算机的过程中，不断提升其基础性能，与此同时，产生了交互方面的新机遇。在不同阶段，人机交互的变化不仅是“界面”层次的变化，而且包括交互设备及交互方式的创新。回顾历史，人机交互发展过程可以明显分为以下5个阶段。

第一，原始人机交互阶段。工程师操作巨型计算机，将编写好的二进制代码印制在纸带上，再将纸带插入机器。但是巨型计算机无法保证信息传输的相对稳定与瞬时性，需要运行数天且极易产生故障。

第二，命令行界面阶段。随着计算机技术迭代、显示屏幕的应用，程序员可以使用键盘输入指令来进行相应操作。这种命令行界面的设计，来源于自然世界中的沟通方式，也就是从对话形式演变而来。人类首次将自然交互方式加以变化，并应用到计算机中，至今仍然适用。

第三，图形用户界面GUI阶段。伴随着Xerox 8010 Star的面世，人类正式进入图形人机交互阶段，其核心理念就是尽可能地模仿现实世界中办公的样式，以便用户直观使用。图形用户界面一直延续至今，主要特点是隐喻桌面操作、WIMP界面、直接操作和“所见即所得”的设计理念。[2]图形界面直接降低了人机交互难度，更多的用户得以从中受益。

第四，互联网的普及阶段。计算机逐步脱离个体空间、建筑内独立使用的状态，人们可以不受空间限制地获取信息。Web技术推动交互设计发展，优秀交互设计的代表如Google、YouTube，在用户日益增长的情况下，将网站体验目标指向标准化，强调简洁自明，在有限的资源下为用户提供高效服务。

第五，多元、物联互通、多场景的智能人机交互阶段。摩尔定律临近终结，互联网发展到移动互联网阶段，混合现实落地，人机交互逐步向超越自然的交互方式靠近。

人机交互发展至今，形成了系统化、多元化、黑盒化的特点，交互种类分为自然交互与非自然交互，技术创新促进人机交互与产品设计融合，从而产生新的产品，电子游戏正是其中的一部分。

2 电子游戏人机交互发展特点

游戏设计者需要通过卓越的设备和构架技术以及引人入胜的故事，混合叙事形式，从而使用户能够沉浸式参与。[3]电子游戏人机交互，体现在其交互对象、途径、手段方面。用户使用设备与游戏互动时，交互的方式及程度均影响玩家的心理状态及最终游戏体验。电子游戏发展至今，从街机到移动设备，玩家已经可以通过不同平台体验相同的游戏内容，摆脱了空间和时间的约束。

2.1 游戏设备形式的设计变化

游戏设备的形式，起源于工业产品，经过多年的设计迭代与其他学科技术的引用，形成独特的产品语义。世界上第一款商业电子游戏机Computer Space，是由Nolan Bushnell、Ted Dabney于1971年设计完成的，其游戏内容是太空飞船竞技。在设计其操作方式时，设计师从早期工业设备上得到灵感，将机械装置上的按钮应用在游戏机上。当人们站在游戏机前，观察到面前的“操作面板”时，可以联想到生活中使用过的电器或工业设备，从而自然地进行“旋转”或“按压”操作，用户能快速理解产品语义。任天堂Handheld Consoles系列的Game Boy，将机械按鍵与黑白图形界面结合，如Walkman般将游戏机缩小到可以随身携带。微软公司的Xbox引入空间技术Kinect，让用户可以凭借语音或手势来操作游戏，用户可以在不接触物理控制器的情况下进行人机交互。2018年任天堂发行具有跨时代意义的游戏工具——瓦楞纸Labo，唤起大量玩家年幼时玩弄纸模的美好回忆。用户可以将Labo与游戏机控制器组合成“道具”，此时用户仿佛将游戏中的“道具”拖出屏幕外来操作，从而更加生动地体验游戏。

2.2 反馈机制的设计变化

用户在参加游戏活动时，通过设备传输指令，机器给予实时反馈，在反复的交互行为下，用户沉浸其中。电子游戏人机交互反馈机制，从早期单一模拟接近自然的反馈机制，向多维度多层次并存的自然反馈机制趋势发展。1972年，雅利达的工程师Allan Alcorn设计出一款名为《PANG》的模拟乒乓球竞赛的街机游戏，首次将模拟声效引入人机交互。用户在玩游戏时能够听见从音箱中传出的比赛氛围声，对当时的用户来说这一体验是无比震撼的。索尼于1997年发布的DualShock 1代手柄中加入了震动马达，玩家在游戏中能通过手柄传递的震动感受游戏反馈的信息，包括重要的提示及场景氛围的渲染。例如玩家在游戏中遭遇战斗场景时，实时反馈的震动将给予玩家身临其境的感受。随着压力感应技术的增强，如今玩家能够感受到更为生动且层次丰富的交互体验。

2.3 图形界面的设计变化

用户所使用的软件界面，即交互所在的“场”，负责信息的传递与展示。游戏的图形界面代表了游戏方式对玩家的价值，并通过玩家的游戏行为来调节玩家的价值表达。[4]游戏开发者在选择游戏界面形式时，需要考虑自身游戏特点与玩家的心智模型是否契合。目前游戏图形界面设计目标，即为玩家展示接近视网膜所感知的真实世界的场景，给人身临其境的体验感。多平台设备因其自身特点，需要在有限的空间展示游戏信息，需要合理调整信息架构，这样用户获取信息时就能更加快速准确，不会干扰游戏体验。由任天堂公司出品的游戏掌机DS，其设计显示屏幕为可触摸及双屏幕规格，游戏信息可以在两块屏幕上共同展示以支持游戏互动。HTC Vive配合自家的Room-Scale技术，通过传感器将房间变成与实际物理空间大小相当的三维空间，用户在虚拟世界中可以自然地观察，四处走动，感受沉浸式的环境体验，并使用带有运动跟踪功能的控制器来生动地操纵物体。运用VR技术，用户能够通过更为广阔的界面体验游戏世界，同时配合多通道信息传递，最大限度地渲染“真实”的人造世界。

2.4 游戏过程交互的设计变化

游戏过程交互指玩家在游戏过程中体验游戏情节，通过一系列交互行为，逐步深入体验游戏内容的过程。交互性体现在电子游戏的多个方面，贯穿整个游戏过程。[5]从早期模拟竞技或打怪通关的游戏剧情，到如今《底特律变人》中玩家可以自由选择发展、导致不同结局走向的电影式游戏，电子游戏已经分为如线性、非线性、沙盒、参与式这些过程交互的种类。电子游戏人机交互的底层技术架构发展至今，游戏厂商可以在以上几种游戏类型的基础上，制作出更精彩的作品。电子游戏人机交互将向电影化及更真实化发展。2019年1月，NVIDIA公司发布带有光线追踪技术的Rtx系列显卡，正式宣告游戏内能够实时渲染与真实世界相同的“人造光”。如此可见，未来游戏进程中，游戏设计方可以更加自由地设计如同电影般的游戏过程，免去制作CG或真人实拍的过场动画，游戏沉浸感将进一步增强。相对线性固定的游戏方式，未来的玩家可能会有越来越多自由发挥的空间，游戏过程交互将更加自由。

3 电子游戏人机交互研究趋势

伴随5G信息技术的商用普及，未来生活中人机交互将在交通、住宅、医疗、通讯、娱乐等领域进一步发展。同时需考虑资源消耗及设计对象的人群细分，合理设计电子游戏交互，以满足不同的游戏人群。第一，人机交互与电子游戏的发展相辅相成。通过在游戏领域试验新的交互体验方式，从而促进人机交互发展。第二，电子游戏人机交互的范围拓展，交互设计从单纯技术层次的实践应用，转变成对社会、人文、环境的关怀。[6]目前国内外的设计组织、高校均在探索通过电子游戏跨界融合其他领域，例如结合医疗行业，辅助对病患的治疗。第三，增强现实对电子游戏体验的提升。时至今日，增强现实仍然局限在用户手中的移动设备中。未来，通过打破“场”的“界限”，电子游戏可能突破这些“场”，减少场景对游戏体验的约束，或者利用当前所处的场景来体验相契合的游戏。第四，云游戏体验模式的引用，电子游戏交互方式将向轻量化、标准化发展。云游戏为用户带来便捷的娱乐方式，但同时由于跨平台体验游戏，如移动端体验主机游戏，必然带来交互体验上的不便，需要游戏设计方重新优化人机交互方式。

电子游戏人机交互发展至今，设计师可以通过更为先进的设备创造更为有趣的游戏体验，同时产生了潜在的负面影响。真实世界与虚拟游戏世界是否应该遵守相同秩序与规则？游戏对玩家身心产生正负影响是否平衡？显然，游戏传递价值是内核，产品是传达内容的基石，二者合力成为玩家游戏体验的主要内容。[7]游戏本质是讲述内容，如何讲好内容、讲给适宜的“听众”，这些是电子游戏行业必须一直思考的。

4 结语

电子游戏人机交互在短短几十年的发展过程中，其核心就是遵循人类最自然的交互方式。同时非自然交互方式将以其价值继续存在，适应不同任务及场景。未来随着电子游戏交互设计与人机交互的研究广度、研究深度的增加，电子游戏领域将获得进一步发展，人们能够享受电子游戏带来的体验变化。

參考文献：

[1] 辛向阳.交互设计：从物理逻辑到行为逻辑[J].装饰，2015（01）：58-62.

[2] 董士海.人机交互的进展及面临的挑战[J].计算机辅助设计与图形学学报，2004（01）：1-13.

[3] Michele D . Dickey . Game Design Narrative for Learning：Appropriating Adventure Game Design Narrative Devices and Techniques for the Design of Interactive Learning Environments[J]. Educational Technology Research and Development，2006，54（3）.

[4] Pippin Barr，James Noble，Robert Biddle . Video game values： Human–computer interaction and games[J]. Interacting with Computers，2006，19（2）.

[5] 刘卓.电子游戏的娱乐体验与交互设计[D].江南大学，2008.

[6] 陈志刚，鲁晓波.大数据背景下信息与交互设计的变革和发展[J].包装工程，2015，36（08）：6-9.

[7] 莫然.新兴交互方式对电子游戏体验的影响及应用研究[D].江南大学，2012.

作者简介：李宣翰（1996—），男，辽宁凤城人，北京交通大学建筑与艺术学院2018级工业设计工程专业硕士研究生在读，从事工业设计理论及交互设计研究。