青島VR培訓(xùn)虛擬手怎么用

    今天，我們將討論虛擬現(xiàn)實(shí)中手使用的一個(gè)有趣的問題。本文以此為基礎(chǔ)JakobJohansson（CEOGleechi）和KaiHubner,PhD（CTOGleechi）在VRDC講座
    首先，請(qǐng)握緊拳頭，想象沒有手的生活有多不方便。我們不能打開書，抓住杯子，玩樂器，和朋友打掌，等等。靈活的手給生活帶來了太多的便利，是生活中不可或缺的一部分。Gleechi該公司已經(jīng)致力于研究機(jī)械手8年了，直到VR市場(chǎng)開放，Gleechi公司發(fā)現(xiàn)機(jī)器人和虛擬現(xiàn)實(shí)中的角色有太多的相似之處，關(guān)于如何捕捉物體，如何與物體互動(dòng)？機(jī)器人研究中的這個(gè)關(guān)鍵問題也成為了VR該領(lǐng)域需要解決的問題。如今，許多虛擬現(xiàn)實(shí)游戲?qū)κ值牟僮饔泻艽蟮膯栴}，比如物體直接跳到虛擬手中，虛擬手穿過物體，或者當(dāng)使用隱形虛擬手時(shí)，我們只能看到物體懸浮在空中。原因是人手的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，尤其是當(dāng)人們?cè)噲D用手與物品互動(dòng)時(shí)。下面我們將討論如何談?wù)撍黇R解決這些問題。
    歷史上，世界上第一個(gè)機(jī)械手是由devol&Engelberger,Uni**te(1960年)發(fā)明的。機(jī)械手的自由度為1DOF(degreeof**)，只能在一個(gè)維度上抓取物品。然而，機(jī)械手的發(fā)展更接近現(xiàn)實(shí)世界的手。基于以下三個(gè)方面，我們將討論機(jī)械手和虛擬手的發(fā)展：
    1.設(shè)計(jì)和輸入手（HandsDesign&input）：
    關(guān)于這個(gè)話題，我們將通過性能（perfor**nce）和靈活性（flexibility）介紹兩個(gè)方面，如下圖所示：
    高性能手：常用于工廠，快速、強(qiáng)大、準(zhǔn)確，適合重復(fù)工作。
    靈活性高的手：與不同的物體交互較多，但性能可能較差。
    人手：在中間。
    那么在應(yīng)用開發(fā)中，我們?nèi)绾芜x擇輸入設(shè)備呢？這個(gè)問題也可以通過性能和靈活性來回答。高性能動(dòng)作控制器（motioncontroller）提供友好的操作，用戶只需按下簡(jiǎn)單的按鈕即可完成任務(wù)。然而，我們更喜歡選擇高靈活性的相機(jī)來跟蹤復(fù)雜的手指。
    2.物體交互（objectinteraction）:物體是交互的重要組成部分，物體會(huì)決定手的交互方式。說到這個(gè)問題，我們先介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的概念可供性（affordances）:通過一系列的環(huán)境與生物體的關(guān)系**，為生物體提供執(zhí)行動(dòng)作的機(jī)會(huì)。例如，當(dāng)機(jī)器人看到一個(gè)鍋手柄時(shí)，他會(huì)與手柄互動(dòng)，舉起鍋。如果他看到一個(gè)輪子，他會(huì)想旋轉(zhuǎn)它，如果是斧頭，他會(huì)想舉起它。
    3.抓取分類（GraspTaxonomies）:如下圖所示，我們對(duì)不同的類，如下圖所示：
    力量抓�。╬owergrasp）和精確抓取（precisiongrasp）。根據(jù)不同的物體，你會(huì)對(duì)物體進(jìn)行不同的操作，比如拿球或者拿筆。我們從可供性、工具和分類三個(gè)方面決定了如何捕獲。AaronM.Dollar兩年前，在一項(xiàng)有趣的研究中，他觀察了傭人和機(jī)械工程師的日常手部操作，發(fā)現(xiàn)50%以上的操作集中在三種抓取動(dòng)作上，但傭人的力量抓取比例大于精確抓取，而工程師則相反。
    那么在下圖的游戲開發(fā)中，我們?cè)撛趺崔k呢？
    我們可以看到場(chǎng)景中有各種各樣的物品。我們需要用力抓取一個(gè)重物，比如圖中的鐵鍋，抓取一個(gè)小叉子，我們用精度抓取。
    在理解了這個(gè)概念后，我們開始關(guān)注虛擬抓�。╲irtualGrasp）。我們關(guān)注的是如何讓虛擬手在那里VR我們將從世界上更接近自然手的操作開始
    1.手的展示（Representationofhands）。
    2.物體交互(Objectinteraction)。
    3.輸入(Input)三個(gè)細(xì)節(jié)談虛擬手。
    1.避免恐怖谷(Avoidtheuncannyvalley)：1969年提出的恐怖谷理論是人類對(duì)機(jī)器人和非人類物體感覺的假設(shè)，這表明，當(dāng)機(jī)器人與人類相似超過一定程度時(shí)，人類對(duì)它們的反應(yīng)會(huì)突然變得極度厭惡，即使機(jī)器人和人類之間有一點(diǎn)差異，也會(huì)顯得非常耀眼，因此，整個(gè)機(jī)器人有一種非常僵硬和可怕的感覺，比如面對(duì)行尸走肉。如果VR在游戲中，我們使用一雙與人類手非常相似的虛擬手，但虛擬手的行為并不自然，所以用戶會(huì)感到害怕和不適。
    2.避免特性手(Avoidhandpersonalities)，例如，大或小的虛擬手�；蛘咭浑p自然移動(dòng)的虛擬手，但皮膚顏色與用戶不同。
    3.Beconsistent（一致性）：關(guān)于虛擬手的一致性，例如，當(dāng)我們選擇最接近真實(shí)人的模型進(jìn)行交互時(shí)，我們希望交互的效果是最自然的。當(dāng)我們選擇機(jī)械手模型進(jìn)行交互時(shí)，物體可能會(huì)跳到虛擬手中。隱形手可能是解決虛擬手和物體交叉的好方法。卡通手在抓取物體時(shí)會(huì)消失。我們也可以讓虛擬手拿著工具互動(dòng)。如下表所示：
    左表自上而下，手的展示越來越抽象，右表隨著手的展示抽象感增強(qiáng)，交互的復(fù)雜性降低。
    4.忽略手臂(skipthearms)：手臂在虛擬場(chǎng)景中會(huì)有很大的浮動(dòng)，影響整體效果。
    5.思考和關(guān)注場(chǎng)景中的每個(gè)物體(thinklongandhardabouteveryobjectinthescene)：讓場(chǎng)景中的物品盡可能地與虛擬手交互。
    6.觀察交互物品(**keisobvioushowtointeractwithobject)：不要讓一個(gè)項(xiàng)目有很多復(fù)雜的操作，這樣開發(fā)就會(huì)變得更加復(fù)雜。
    7.選擇最自然的抓取(pickthemostnaturalgrasps):想想人們想在虛擬環(huán)境中對(duì)物體做些什么，比如一個(gè)杯子，我們會(huì)用它喝水，把它放進(jìn)洗碗機(jī)，摔在地上..等等。另外，正如我們之前提到的，抓取操作有很多種，不同的物體，不同的使用目的，不同的抓取方法。
    8.控制器根據(jù)使用案例選擇控制器(choosecontrollerbasedontheusecase)：就像我們之前談到的運(yùn)動(dòng)控制器一樣（Motioncontroller）它更容易在游戲中使用。用戶不必考慮太多，只需按下按鈕。當(dāng)我們使用肢體語言時(shí)，手指的跟蹤尤為重要。
    9.反饋（usefeedback）：告訴用戶他成功地拿起了物品，比如用聲音，或者在視覺上感覺到物體被拿起了，或者很亮**作的物品。
    10.有時(shí)手的操作反饋會(huì)很奇怪(Sometimeshandsandfeedbackgetsweird)：有時(shí)玩家無法預(yù)測(cè)對(duì)象的操作可能會(huì)得到奇怪的反饋。
    總結(jié):虛擬手的操作是VR希望大家通過本文對(duì)虛擬手有更深的了解，對(duì)虛擬手在應(yīng)用中的選擇有更準(zhǔn)確的把握。

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