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越來越多的從業(yè)人員對VR產(chǎn)生興趣，想要設(shè)計(jì)VR應(yīng)用，但是VR應(yīng)用設(shè)計(jì)與原手機(jī)App或桌面應(yīng)用多少有一些區(qū)別，下面文章就從實(shí)際開發(fā)過程中獲得的經(jīng)驗(yàn)，為大家做一些設(shè)計(jì)上的建議。

一、刷新率和幀數(shù)的影響

刷新率是影響眩暈感的重要因素之一。刷新率依賴于顯示器，即指顯卡將顯示信號輸出刷新的速度，比如60Hz就是每秒鐘顯示器輸入顯卡輸出的60次信號。

幀數(shù)FPS由顯卡決定，是指畫面改變的速度，比如60fps就是每秒鐘顯卡生成60張畫面圖片（理論上，每一幀都是不同的畫面）。 

只要顯卡性能足夠好，幀數(shù)就可以很高，畫面就會流暢。所以目前主機(jī)VR都要求配置好顯卡的原因。刷新率和幀數(shù)綜合起來，任何一項(xiàng)比較低，都會增加眩暈感和影響視覺體驗(yàn)。

目前主流產(chǎn)品都有各自的刷新率標(biāo)準(zhǔn)，要求產(chǎn)品必須維持在最低刷新率標(biāo)準(zhǔn)以上幀數(shù)，才能保證產(chǎn)品的最低體驗(yàn)要求。如HTC Vive的刷新率為90Hz，PSVR的刷新率為90Hz、120Hz兩檔，Oculus刷新率同樣為90Hz。如果程序產(chǎn)品的每秒幀數(shù)FPS低于90，則可能會出現(xiàn)明顯的畫面卡頓，造成暈眩，引起體驗(yàn)的不適。幀數(shù)高于刷新率，則由于顯示設(shè)備原因顯示效果是沒有提升的，即刷新率決定了體驗(yàn)上限，幀數(shù)決定了體驗(yàn)下限，換種說法即是硬件設(shè)備決定體驗(yàn)上限，軟件產(chǎn)品決定體驗(yàn)下限。只有軟件優(yōu)化到硬件的推薦標(biāo)準(zhǔn)，才能讓體驗(yàn)者得到應(yīng)有的良好體驗(yàn)。

根據(jù)“全球VR技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”，75Hz以上刷新率將成VR新行業(yè)的游戲規(guī)則。而如果要想不暈，刷新率和幀數(shù)最少需要達(dá)到90才勉強(qiáng)能做到，120以上時，才可能不頭暈。而現(xiàn)在相當(dāng)一部分VR硬件產(chǎn)品，只能做到60Hz的刷新率，而如果軟件產(chǎn)品優(yōu)化不足，F(xiàn)PS再低的話，頭暈就是一定的了。

二、分辨率影響

分辨率是影響沉浸感的重要因素之一。分辨率越高，畫面越清晰，越能讓人有身臨其境的感覺，分辨率越低，越容易讓人發(fā)現(xiàn)屏幕上的顆粒感，會時刻提配自己戴了頭顯或眼鏡，是在虛擬世界中，破壞沉浸感。

Oculus Rift和HTC Vive均為單眼1200*1080分辨率，相當(dāng)于雙眼2K屏，PlayStation VR的分辨率為單眼960*1080，雙眼1920*1080分辨率，同樣相當(dāng)于2K屏。

三、場景復(fù)雜度影響

場景是指應(yīng)用中用戶所處的虛擬環(huán)境，包括環(huán)境中的光照、陰影、人文建筑、物品、自然景觀、角色人物等。特別要注意的是用戶視線所及范圍內(nèi)，如果有太多消耗GPU和CPU的內(nèi)容，會降低幀率，從而影響體驗(yàn)。

1．物體排布

觀察者人眼在觀察場景中物體時，如果各物體與觀察者的距離各不相同，人就需要頻繁調(diào)整瞳距，容易使其視覺疲勞并引起對屏幕上顆粒感的注意。所以建議物體排布采用以觀察者為圓心，盡量圍繞觀察者以圓弧狀排布，而且排布的層次不要過多或遞次為顯示重點(diǎn)，以減少觀察者調(diào)整瞳距的頻率。建議的物體排布位置，如圖1示例的三段弧線：

圖1 弧形排布位置

排布距離最理想是在3-10米之間，但由于設(shè)計(jì)需要，排布在范圍外也完全沒有問題，只是在這個范圍內(nèi)人觀察時是最舒服的。

2．暈?；貞?/span>

場景中各模型的貼圖不建議過于復(fù)雜，過于復(fù)雜的貼圖，更容易引起暈眩。

此外，在場景中，看到與實(shí)際生活中易引起暈眩的模擬情景，也會引起暈眩，如圖2所示。

圖2 暈眩的樓梯場景

3．模型頂點(diǎn)數(shù)

一般模型中頂點(diǎn)數(shù)量增加可以得到更精確的模型，但CPU和GPU對頂點(diǎn)的計(jì)算處理都很多。GPU中渲染的頂點(diǎn)數(shù)取決于GPU性能和Shader的復(fù)雜程度。一般來說，每幀之內(nèi)，在PC上幾百萬頂點(diǎn)內(nèi)，在移動平臺上建議不超過10萬頂點(diǎn)。過多頂點(diǎn)可能引起性能問題 ，以致幀數(shù)下降造成卡頓，直接導(dǎo)致暈眩。

4．大小

場景對于設(shè)備資源的消耗非常大，所以場景要采用盡量節(jié)約的方式使用。一般建議在VR中都使用小場景，節(jié)約資源，同時可以更集中精力優(yōu)化場景中有限的資源和豐富交互細(xì)節(jié)，提升產(chǎn)品體驗(yàn)。

每個場景采用小場景，也可以通過場景切換拼接出一個宏大的故事場景。

5．FOV視場角影響

視場角，英文 Field of View，簡稱FOV。在顯示系統(tǒng)中，視場角就是顯示器邊緣與觀察點(diǎn)（眼睛）連線的夾角。如圖3所示，AOB角就是水平視場角，BOC就是垂直視場角。

圖3 視場角

人眼視場角為120°，目前主流設(shè)備視場角一般在110°左右。由于人眼注意力基本維持在60°以內(nèi)的近周，所以在設(shè)計(jì)體驗(yàn)內(nèi)容時，盡量讓交互信息在60°以內(nèi)顯示。比如在解謎類游戲中，當(dāng)觸發(fā)一個機(jī)關(guān)不在當(dāng)前視線內(nèi)，盡量延后觸發(fā)，當(dāng)玩家轉(zhuǎn)頭，機(jī)關(guān)在能獲取到用戶注意力的時候再進(jìn)行觸發(fā)。

四、攝像機(jī)控制

攝像機(jī)運(yùn)動決定體驗(yàn)者所看到的圖像，而攝像機(jī)是否完全和用戶運(yùn)動相協(xié)調(diào)一致，決定了體驗(yàn)者觀察東西時是否眩暈。前面章節(jié)提到過眩暈的主要原因之一是身體前庭系統(tǒng)獲取的信息和眼睛獲取信息不一致，故最理想的成像效果，就是攝像機(jī)完全和人眼運(yùn)動同步。

但是為了增加沉浸感，又要盡量模擬真實(shí)的效果。想象下坐在汽車上，隨著汽車顛簸，人看到的各種景像也都跟著晃動。那是否在VR中模擬玩家坐車，也要制造出攝相機(jī)輕微抖動的效果呢？答案是否定的。不暈是第一需求，沉浸感排第二。根據(jù)暈眩原因，模擬體驗(yàn)者乘車，但是如果體驗(yàn)者不動，攝像機(jī)就應(yīng)當(dāng)不動，畫面要保持同步。所以不建議為了增加沉浸感，放棄防止暈眩，而真暈眩起來，體驗(yàn)者根本不可能感受到身臨其境，反而是快速摘了頭顯。

由于體驗(yàn)者位置相對固定，即使是像Vive這種帶有空間定位的VR設(shè)備，也只能限制在最多幾十平米范圍。而相對于可以無限大的虛擬空間，移動問題如何解決？解決方案有兩大類若干種。

一類是依賴外部設(shè)備，比如跑步機(jī)、萬向機(jī)等設(shè)備，讓人可以做腿腳運(yùn)動或身體感受到運(yùn)動趨勢，可以進(jìn)一步欺騙大腦，讓人有運(yùn)動的感覺，減少暈眩；另一類是仍舊利用現(xiàn)有設(shè)備，通過瞬移、減小顯示運(yùn)動畫面的區(qū)域、增加靜態(tài)參照物等方式在虛擬空間實(shí)現(xiàn)大范圍運(yùn)動。

瞬移的方式由于位置變換極快，大腦來不及反應(yīng)，所以沒有眩暈感，增加靜態(tài)參照物能明確自己的位置，讓大腦理解為是外部環(huán)境在變，自己并沒有運(yùn)動，所以也可以降低暈眩。

如果攝像機(jī)控制不當(dāng)，就會引起運(yùn)動沖突，比如人在站立靜止態(tài)，但攝像機(jī)移動對人的視覺造成人在運(yùn)動的假象，身體感知與視覺感知沖突，就會暈眩。

五、自我認(rèn)知沖突

體驗(yàn)者沉浸在虛擬世界中，也是對自己有一個清醒的認(rèn)知。一步走多遠(yuǎn)，伸手能拿到哪里的東西，想“摸”一個虛擬物品要怎么伸手等等。那么，在虛擬世界中究竟該如何逐步幫體驗(yàn)者建立自我形象身份、自我能力認(rèn)知？

自我形象認(rèn)知，是對自身長相、穿著的認(rèn)知，比較簡單直接的方式是先進(jìn)入一個選擇人物的場景。在這個場景中體驗(yàn)者還是體驗(yàn)者，由他來選擇接下來的場景中他將扮演誰。在選擇過程中，會慢慢建立自身與目標(biāo)的聯(lián)系，將兩者對等起來；也可以選擇其它比較有創(chuàng)意的方式，比如在場景中設(shè)置鏡子，當(dāng)體驗(yàn)者在照鏡子時就會發(fā)現(xiàn)自己的形象是什么，穿著打扮是什么樣的，或者是有幾個同伴，根據(jù)同伴的樣子可以推測出自己的形象，或者是能看到自己的雙手或雙腳，根據(jù)雙手、雙腳的情況猜測自己整體形象。

體驗(yàn)者雙手如果有手柄之類的操作裝置，一定要精確定位雙手的手長，不要在虛擬場景中任意加長或縮短，會讓體驗(yàn)者的自我認(rèn)知造成困惑。如果一定要延長，建議通過在手的位置之外添加工具之類的物體，來達(dá)到延長操作距離的目標(biāo)，比如HTC Vive中很多游戲都采用手柄發(fā)出的射線來選擇遠(yuǎn)處的物品，從而進(jìn)行雙手觸碰不到的東西的交互。

六、更自然的交互

在虛擬世界中，體驗(yàn)者一方面會覺得新奇，另一方面極可能會感到不適，而更自然的交互是可以大大降低體驗(yàn)者不適，提升沉浸感。

目前在虛擬世界中的交互，有有限定位的Oculus，采用坐姿，在坐姿下頭顯一定程度精確定位。也有較大范圍的空間定位，如HTC Vive，可以坐姿在2*1.5到4*4米空間或再略大的空間內(nèi)精確定位。也有只有方向的各種VR設(shè)備，總之都是盡量采用與人運(yùn)動規(guī)律相符的運(yùn)動方式。抬頭就看到頭上的內(nèi)容，低頭就看到腳下的內(nèi)容，轉(zhuǎn)頭則看到旁邊的內(nèi)容，移動時與真實(shí)物理空間一比一的等距離移動，要勝于人靜止而瞬移或勻速移動的體驗(yàn)。還有采用OpiTrack的定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)幾百平甚至幾千平的大范圍定位，越接近真實(shí)的行走、轉(zhuǎn)向方式，越能提升沉浸感。

1. 抓取的交互

在很多VR體驗(yàn)里會有對物體的抓取，最理想的效果就是體驗(yàn)者直接伸手去抓取虛擬場景中的物體。目前可以借助的技術(shù)稱之為手勢識別，比如國外的Leap Motion，提供了硬件設(shè)備和相應(yīng)的SDK，可以實(shí)現(xiàn)較為精確的手勢識別。使用方式為將Leap Motion的攝像頭固定在頭顯上或胸前，這樣在攝像頭拍攝范圍內(nèi)，基本上都可以較準(zhǔn)確地識別手勢。通過程序調(diào)用相應(yīng)的SDK，就可以獲取手勢輸入信息，同樣可以進(jìn)行手部模型替換，以得到更真實(shí)的體驗(yàn)。變通的方式，如Vive的手柄，提供了握力鍵、扳機(jī)，對于抓取動作可以通過簡單的引導(dǎo)教學(xué)，讓體驗(yàn)者習(xí)得握力鍵的抓取功能或扳機(jī)鍵的抓取功能，慢慢習(xí)慣后再使用會覺得相當(dāng)自然，并不會影響渲染感。

2. 拋擲的交互

和抓取對應(yīng)的交互有放置和拋擲，理想效果還是直接用手參與體驗(yàn)，做拋擲動作并松手實(shí)現(xiàn)物體的拋擲。而借用手柄的操作體驗(yàn)，則是相類似的，按緊扳機(jī)或握力鍵并做拋擲動作，在合適的想松手的位置將按鍵松開，以實(shí)現(xiàn)拋擲。這些交互跟真實(shí)的拋擲非常相似，只是拋擲物體的重力感應(yīng)暫時還沒有。但是隨著物體拋出去，根據(jù)物體運(yùn)動曲線，會讓人確信拋擲的交互過程是真實(shí)的。如在游戲《畫境》中投擊蘋果的環(huán)節(jié)，被認(rèn)為是非常有趣的一個玩法，如圖4所示。

圖4 投擊蘋果

3. 躲避的交互

在很多VR游戲中都會出現(xiàn)，且可以發(fā)現(xiàn)是非常有樂趣的一種交互。當(dāng)有子彈、弓矢等飛過，人會本能地進(jìn)行躲閃，而當(dāng)躲閃成功后會有難言的喜悅，所以可以在VR體驗(yàn)中適度增加些躲閃的玩法。而在采用Vive這種空間定位技術(shù)的設(shè)備上，更能獲得極佳的體驗(yàn)。與此相反，擊中或接住體驗(yàn)也是相當(dāng)有趣，比如一款由獨(dú)立開發(fā)商Dylan Fitterer制作的VR音樂游戲《音盾》中使用手柄接住飛來的被視覺化了的音樂節(jié)奏，讓人樂此不疲。

4. 工具或武器的使用

在VR檢驗(yàn)中，難免有一些工具的使用，比如螺絲刀、鑰匙、長劍、大刀、槍械等。同樣需要遵循盡可能自然的交互設(shè)計(jì)要求，比如刀劍的劈砍，根據(jù)手部追蹤或手柄追蹤，可以完美同步人的劈砍動作，沉浸感十足。而槍械的操控，換彈夾、上膛、瞄準(zhǔn)，由于十分繁瑣，可以有選擇地保留和簡化。否則在精細(xì)度上會耗費(fèi)相當(dāng)大的精力去實(shí)現(xiàn)，而且體驗(yàn)時也會感覺麻煩，比如只保留換彈夾，上膛省去，瞄準(zhǔn)可以通過放慢子彈速度或增加子彈尾焰，讓人能看到彈道而靠感覺去瞄準(zhǔn)，這樣的體驗(yàn)可能更好。

5. 爬行的交互

在體驗(yàn)中身姿調(diào)整相關(guān)的玩法也比較多樣，在一些密室類游戲中的爬行體驗(yàn)，也是非常有趣?？梢岳脠鼍埃O(shè)計(jì)一些低矮通道，或者在低矮處一些必須湊近觀察的重要信息，或者為躲避攻擊，以引導(dǎo)體驗(yàn)者爬行或蹲地行進(jìn)。

6. 飛行的交互

有些VR體驗(yàn)會配合一些載具，模擬飛行或騎行，需要注意的一點(diǎn)是一定要讓頭顯顯示內(nèi)容和載具反饋完全一致，否則極易引起暈炫。

七、音樂、音效的使用

好的音樂可以直達(dá)人心，體驗(yàn)者在一個場景中，如果聽到合適的背景音樂，交互過程中有合適的音效，馬上能提升沉浸感，體驗(yàn)效果至少增強(qiáng)20-30%，是絕對應(yīng)當(dāng)投入相當(dāng)大的精力去制作好的音樂、音效。

八、多人聯(lián)機(jī)

越來越多的VR體驗(yàn)，已經(jīng)開始進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，以增加社交的樂趣。目前由于VR對時延要求非常高，網(wǎng)絡(luò)時延也得非常低才行，所以只適合弱聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機(jī)或局域網(wǎng)強(qiáng)聯(lián)機(jī)體驗(yàn)。多人的模式中協(xié)作、對戰(zhàn)、對話等都是值得推薦的設(shè)計(jì)內(nèi)容。而只要聯(lián)機(jī)，隊(duì)友或?qū)κ值男蜗笠?，與此相匹配的動作也得有，所以IK動畫的要求就被提了出來。

現(xiàn)在有相對成熟的思路，一種是純IK，根據(jù)頭、手的位置，反推整個模型的動作；一種是半IK，通過頭、手的位置，反推模型狀態(tài)，然后調(diào)用狀態(tài)動畫。兩種思路都可以做出相應(yīng)的效果，精細(xì)程度看團(tuán)隊(duì)水平。

總結(jié)，說了這么多，VR設(shè)計(jì)還是方興未艾，大家投身其中大有可為。上面的建議限于當(dāng)前設(shè)備、軟件技術(shù)、個人經(jīng)驗(yàn)，會存在一些不完善。大家還是要做原型，通過原型去檢驗(yàn)，什么樣的VR設(shè)計(jì)才是好的設(shè)計(jì)?？傊斡洠翰灰獣?、提升沉浸感。