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消费级虚拟现实仍处于起步阶段 。任何花费超过几分钟尝试市场上的解决方案之一的人都可能会告诉您一个关于某件事破坏了他们的沉浸感的故事。运动追踪的短暂失误可能会让人感觉不舒服。也许他们玩的游戏的图形保真度太低,无法令人信服地感到“真实”。也许他们的故事涉及他们的化身没有手臂,或者涉及与他们的真实身体不对齐的手臂。
最近,随着 Valve 即将回归该系列的《半衰期:爱莉克斯》预告片的发布,VR 中的武器成为了热门话题。 PC Gamer 发表了两篇关于缺乏第一人称武器的评论文章,一篇说玩家应该拥有武器,另一篇则为 Valve 不包括武器的决定辩护。在 Twitter、Reddit 和各种论坛上,这些对立的观点引发了一些激烈的争论:VR 是否应该开始优先考虑手臂和完整的第一人称身体?
鉴于在家中拥有 VR 的人相对较少,尝试为其开发体验的人更少,我想我应该就此事联系一些专家。我想了解他们对于为什么第一人称手臂和其他身体部位在 VR 中很难实现以及何时将它们包含在内的看法。这是我学到的:
看不见的手臂与看得见的手臂
FOO VR 创始人兼首席执行官威尔·史密斯 (Will Smith) 表示,根据他的经验,在 VR 的最初几分钟后,“没有人注意到自己是否有手臂”。这是一个相当常见的观察和争论,不包括第一人称手臂——它触及了构成 VR 沉浸感的两大支柱:存在和体现。临在感是身处虚拟环境中的感觉,而具身感是指在该空间中体现出你的身体的感觉。虽然两者之间存在很强的相互作用,但根据所讨论的 VR 游戏或应用程序的目标,优先呈现存在而不是体现可能是有意义的,反之亦然。
FOO 的 VR 动画系统用于制作电视内容,它采用机器学习和逆向运动学 (IK) 技术来定位关节,作为“创造可信的运动,不一定要准确捕捉表演者的运动”的手段。换句话说,当卡尔的配音演员 Aqua青少年饥饿力 戴上 VR 耳机来重现由 FOO 动画技术支持的节目中的角色,重点不在于让他感觉自己身临其境或实际上 曾是 卡尔.相反,性能才是目的,而不是存在或体现。
史密斯和他的公司发现,对于驾驶该动画的现场表演者来说,看到第一人称肢体并不是必需的。 “在进行了数百(甚至数千)个 VR 演示之后,我们发现很多人发现游戏中的肢体和现实世界的肢体没有完全对齐的感觉非常令人不安,”史密斯说。
不渲染第一人称肢体的实际收益超出了 FOO 等非游戏应用程序的范围。 “对于移动 VR(例如 [Oculus] Quest)来说,我们为四肢制作动画所做的数学运算相当繁重,因此手持 VR 的另一大好处是您可以更轻松地从桌面移植到移动设备,”Smith 解释道。 “而且,你不会在手臂上浪费任何宝贵的视窗。”
Kaspar Hald 是一名独立 VR 开发者,正在开发一款名为“Project: Warped”的游戏,他提供了更多示例来说明如何将放弃的第一人称手臂视为一种有目的的设计选择,而不是一种遗漏(不,他的游戏不包括武器):
由于动画计算可能会很密集,而且 VR 头显的视野仍然相对有限,因此有人可能会说,只有在心中有超越体现的目的时才应该包括手臂。
逆运动学、你的身体和你
格拉茨科技大学的 Markus Steinberger 和 Mathias Parger 参与了一个研究项目,该项目为 VR 中的第一人称手臂提供了相当令人印象深刻的方法。在不跟踪手臂数据的情况下,它在游戏中与玩家的真实手臂对齐方面做得很好:
Steinberger 和 Parger 的模型仅使用头部和两只手的跟踪(通常可从 VR 耳机和两个控制器获得),使用逆运动学来猜测玩家手臂的位置。一般来说,IK 是一种按程序计算链或骨架中关节的角度和位置的方法。在这种情况下,在已知头部和手的跟踪位置的情况下,IK 模型可以求解玩家颈部、肩膀和肘部的合理位置。
通过仅将 IK 系统集中在上半身并仔细调整约束,Graz 团队的模型优于 VR 中的其他第一人称手臂解决方案。如果你在他们的演示中低头看,你不会看到你的躯干和腿,但这意味着 IK 系统不会受到进一步的限制 还 必须解决那些未被追踪的身体部位。 Steinberger 和 Parger 通过电子邮件解释了他们的方法与 Final IK 和 Stereo Arts 的 FullBody IK(这两种 IK 解决方案并非专门用于第一人称 VR 手臂)之间的差异:
在测试中,格拉茨团队还将全臂跟踪方法与 IK 方法进行了比较,发现玩家更喜欢 IK,即使它不呈现手臂的真实位置。格拉茨团队还发现,在射箭比赛中,玩家使用浮动手或使用上半身 IK 解决方案的表现比使用手臂跟踪的表现更好。这可能部分是由于跟踪中的延迟和错误造成的,我们可以假设随着技术的改进,这种情况会得到改善。斯坦伯格和帕格说:“只要参与者很忙,他们甚至不会真正注意到他们的手臂不完全处于同一姿势。” “另一方面,如果你的手总是过去几帧,参与者就会注意到他们的化身出了问题,并且变得难以操纵。”
在 VR 中对身体部位进行动画处理超出了第一人称视角的范围。 “在速度较慢的应用程序中,例如带有头像的社交应用程序,IK 解算器的局限性变得更加明显,”Steinberger 和 Parger 解释道。 Stress Level Zero 的开发者在他们的多人 VR 游戏《Hover Junkers》中也遇到了这个问题,并制作了一段视频,介绍如何在 Final IK 动画解决方案中添加肩膀,从而提高玩家模型动作的真实感和非语言玩家交流。
肘部是真正的技巧
具有特定于上臂的游戏交互的 VR 体验仍然很少。斯坦伯格和帕格表示,他们希望在 Superhot VR 中看到第一人称身体,哪怕只是为了能够用肘部攻击敌人。尽管在《Superhot》中用肘部击碎袭击者可能很酷,但格拉茨团队发现这是最难对付的关节:
如果您观看 Graz 团队视频演示的开头,您会发现,即使是他们复杂的仅上半身解决方案,也经常使肘部与跟踪的手臂数据偏离几度。史密斯同意斯坦伯格和帕格的观点——“没有任何东西可以准确地放置我用过的肘部,”他说。
PC Gamer 的克里斯托弗·利文斯顿 (Christopher Livingston) 在他的文章中认为《半衰期:爱莉克斯》如果有手臂会更好,他注意到了肘部问题:
利文斯顿向《半条命:Alyx》四年的开发周期致敬,提出了一个反问:“如果有人能破解肘部密码,那不是 Valve 吗?”从我所看到的来看,格拉茨团队已经和其他人一样接近了(诚然,他们可支配的资源比 Valve 少得多),而且他们的立场简单明了:你无法解决肘部问题当前的跟踪解决方案只是近似它们。
如果你想要在 VR 中拥有完美的、一对一的手臂,那么你将需要额外的跟踪硬件——如果 VR 想要获得更强大的立足点,无论是作为游戏平台还是更全面的媒介——所有必需的硬件需要更广泛地访问。也许有一天,当代 VR 的漂浮附属体验 将要 被认为已经过时了,但目前存在合理的设计和技术问题,不包括第一人称肢体。
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