改!改!改!五年拓荒经验,Cloudhead展示VR移动机制进化之旅

文章相关引用及参考:roadtovr

我们需要整个社区的力量来推动一项媒介的发展

映维网 2018年04月27日RiftVive在大约两年前的这段时间内正式上市,但它们的亮相及其发行的游戏都是先前游戏设计经验在新媒介中的实验,这同时带来了机遇与挑战。Vive首发内容《The Gallery:Call of the Starseed》的开发商Cloundhead Games是这一拓荒运动的先行者之一。时值现代VR头显正式向消费者见面的两周年,这家游戏工作室的主程保罗·怀特(Paul White)和叙事设计师安东尼·史蒂文斯(Antony Stevens)日前回顾了他们的VR开发之旅。以下是映维网的具体整理。

1. 第一次攀登: 2013年秋季,Oculus DK1+雷蛇Hydra

我们的VR移动机制开发之旅始于2013年下旬雷蛇Hydra的凋敝。Hydra是一款早期的运动控制器系统,由低功耗的磁场实现追踪,最初是作为PC游戏的外设。但对于我们一些人来说,它同时是一个痞子英雄。凭借定位追踪,Hydra是解锁虚拟现实临场感的第一个重大关键要素。

那是DK1的时代,亦即登陆Kickstarter的第一个Oculus Rift原型。在其首次引领VR的重生时,这款头显只能够提供头部旋转追踪。由于缺乏头部或手部的位置追踪,VR项目中的玩家移动要么是绑定至类比摇杆,要么是完全被系统忽略。这是当时的标准和限制;,而我们今天所知道的VR尚未出现。

我当时正在负责“Exploration School”。这是我们VR冒险游戏《The Gallery》的早期demo。我当时的挑战是利用Hydra来模拟攀爬墙壁的运动,不借助控制摇杆,只是单纯地伸手攀爬。现在听起来似乎十分直接,但在早期的VR年代,我们认为当时市场上的技术永远都无法做到这一点。

拿着连线的Hydra,你可以伸出手去,然后按下一个按钮来捕捉手臂在表面上的位置。你接下来做出的任何动作都能映射至游戏之中。如果你放下手臂,你的位置将抵消这次移动,使得你的视角和游戏内身体向上移动。如果你抬起手臂,你的位置同样会抵消这次移动,这时你将会爬下来。与当时的技术相比,这感觉很直观。

从攀爬到飞行,再到过山车,当时全世界的VR开发者都在进行各种各样的实验。但当时并不存在大量的测试受众。晕动症令人感到担忧,但市场上没有足够的头显,我们无法判断这种影响到底有多大。我们知道人为运动给我们和其他开发者带来的感觉,但由于敏感性的不同,我们没有办法知道什么是行之有效的解决方案。

当我们把“Exploration School”带到公共活动时,我们根据自己的经验为玩家提供了当时避开晕动症的最佳建议:“不要往下看”。

2. 即将到来的改变:2014年春季,Oculus DKHD+雷蛇Hydra

许多VR开发者在头两年都开发了单个房间的项目,无需穿行或移动的玩具箱。Oculus Rift在当时只是一种就座式体验。我们的项目《The Gallery》是一个需要探索的更大型世界,其包含有机的和崎岖不平的地形。我们希望实现一种逼真感,能够允许你四处走动,看看不同的事物,并在这个世界中感受到活着的快感。当时的虚拟现实主要是块状形式,用类比摇杆行走的感觉就如同身体成为了你背后的一辆车,每当你转动头部后它都需要改变方向来跟上你。这一切感觉并不自然。

“Tank Move(坦克式移动)”是一种替代方法。这种方法可以让你把头部偏离正在移动的方向,因此你可以在与身体方向完全分离的环境中平移视角。你可以把头部想象成坦克上旋转的炮塔,而身体则是在轨道前进并由类似摇杆控制的车体。这是一个合适的比喻。

坦克式移动的效果更好,因为这意味着你在移动时可以环顾四周。但由于前庭冲突的原因,这种移动方式也更为糟糕(晕动症的产生是因为大脑通过眼睛感知的方向性运动与内耳感知的物理运动出现冲突)。将头部运动与身体的分离最终同样可以令你胃里面的一切都从身体分离出来。

比环顾四周更重要的是自由移动,而且我们当时知道即将到来的DK2(以及来自Valve的实验性硬件)将支持位置追踪功能,而这将有助于指示移动。与此同时,我们希望走在时代前沿并开始构建VR的未来。 借助启发式脊柱建模和模拟高度,我能够将DK1的单个旋转追踪点转换为两个位置追踪点:头部和根部。

通过推断出的根部,我们可以得出玩家身体相对于头部的大致位置,然后相应地调整他们的角色身体。我们可以分辨出玩家自然位移的区别,比如从帐篷中缩成一团到站在阳台眺望远方。

最终这个功能没有取得成功。但这无所谓,因为一切都将发生改变。

3. 巨大的鸿沟:舒适性与逼真感: 2014年夏季,Oculus DK2+雷蛇Hydra

开发套件正在逐步向公众发货,现在有了位置追踪后,而且人们开始出现晕动症,只要戴上头显,这将成为一场针对舒适性的艰苦战斗。能够使用双手和身体,站起来,蹲下来,这一切都增强了临场感。但我们需要付出代价。每当相机移动而玩家没有移动,你将会出现头晕反胃的感觉。而对于《The Gallery》这样的探索游戏而言,你不能只是探索椅子周围的内容。

当时VR中的大多数移动机制都分为“Body Cart”,“Tank Move”和支持垂摇的“Stick Move”。后者是最糟糕的移动方式,其不仅产生了人为的前后运动(相对运动错觉),同时还令玩家独立于头部位置控制相机。与“Body Cart”不同,只有你的脸是在移动。如果晕动症将发展成一个普遍的问题,那么我们需要找到更好的方法。

在任何特定的时刻,人眼都可以进行所谓的“扫视运动”。你的眼睛会不停地跳动以寻找其他东西,但对你来说它似乎是流畅的运动,或者是甚至静止。这是一种难以察觉的运动,同时也是VR“Comfort Mode(舒适模式)”的基础。

不同于垂摇旋转会在一段时间内持续旋转相机,Comfort Turns是瞬间的运动。你按下一个按钮或者轻弹控制器摇杆,玩家相机将改变其方向。而且因为它是瞬间的运动,所以你的大脑没有视觉运动进行感知,也没有物理运动供内耳检测,也就是没有前庭冲突。这有助于缓解晕动症,而且即便是在今天的VR体验中,该选项仍然是一个舒适的标准。

与此同时,我们仍在努力确保移动感觉就像是移动。我们开始专门研究VR的障碍,试验不同的运动方式。我回到了攀爬这种运动方式,受到圆顶建筑结构的启发我们开发出了一种球形梯子。你会抓住一条横栏,锁定,然后爬上梯子,直到你低头看着你前方的地面,然后再到达圆顶另一侧的颠倒点。

这个功能同样没有取得成功,但如果你是NASA的工作人员并且正在阅读本文,你知道应该该给谁打电话了。

4. Lighthouse:2014年冬季,SteamVR+V minus-1​

来到2014年底,Valve邀请我们和其他少数几位开发者参加一场秘密的峰会。他们在那里首次展示了SteamVR,也就是后来成为HTC Vive的设备。SteamVR没有采用Valve在年初开发者日(Dev Days)展示的启发式内向外追踪点,而是通过“Lighthouse”在追踪空间内追踪头显上的真实本地点。

SteamVR同时实现了其他头显所没有做到的事情:它增加了双手。相同的Lighthouse硬件可以在空间追踪控制器,而不再需要与面前的小型磁性盒子相连接。这提供了真正四处走动和触摸虚拟现实的能力。当时这一切简直太神奇了。

但这同时迫使我们抛弃当时所知道的一切,以及我们为游戏设计的每一个概念。

当玩家固定在他们的物理空间时,那将成为一个固定的本地抵消。我们设计了攀爬功能,这样当玩家抓住横栏时,我们就可以计算相应的抵消。对于房间尺度,这些限制已经消失,你可以在任何地方移动。我们当时实际上是在调用和计算一个多余的位置,而现在硬件可以立即开始追踪这个位置。

同样地,坦克式移动方式变得不再相关。你可以物理空间中朝任意方向走动,同时又可以环顾四周。我们关于移动机制和身体暂留的知识不再有效。一切都需要重新来过。从那时起,我们有三个月的时间来重新设计我们所有的产品,同时要为SteamVR在2015年GDC大会的首次公开演示达到90fps的新基准。

我记得我们为GDC Demo首先进行头脑风暴的事情是移动。我们一直希望能够允许玩家进行移动,而即便SteamVR引入了这个更大的追踪空间,它也只是一个更大的盒子而已。我们的计划是把这个追踪量用作虚拟电梯,这样整个房间就可以向上移动,而且你也能够同时移动。

当GDC Demo结束了Jeremy Soule的音乐后,电梯将开始升起,而四面的墙将打开,并向玩家展现可供探索的无限可能性和方向。

5. 设计一款体验:2015年春季,SteamVR+HTC Vive(开发者版)

在GDC之后,人们爱上了房间尺度; 这对每个人而言都是一种全新的感觉。但我们仍然有一款游戏等着我们去开发。无论我们为房间尺度制作了什么,其都必须达到我们一直以来为《The Gallery》设计的完整水平。

一次性应对位置追踪的自由度,人为运动和可变的高度对我们来说过于繁重。它们与我们体验的核心感觉和速度相抵触。我们需要约束,还有一种新型的舒适感。

为了看看具体的情况,我们实验了快速移动机制原型。我们的目标是匹配移动机制与我们期望的玩家对游戏的感知。我们认为更先进的技术也是多余的,这同时与我们慢速探索的基调相违背。我们当时是一支小团队,只有七个人,并且我们需要考虑玩家疲劳的问题,而我们对此没有任何衡量标准。

在玩家感到眼睛疲劳或身体疲惫之前能坚持在VR中探索多长时间呢?在这基础之上,玩家在谜题之前又能承受多少心理压力呢?而且这一切都还没有考虑到晕动症的问题。

SteamVR并不局限于Hydra或DK2那样坐在一个位置上,但这同时存在一个的问题:玩家们会撞向墙壁。我们需要找到一种方法来将玩家重新定向到物理空间的中心,在这里他们拥有最大的游戏,娱乐和探索空间。与GDC的Elevator Demo一样,我们不希望玩家感觉自己受限于他们的房间之中。

人为移动(传统的手柄移动是个跳转点。我们试验了游戏边界,以网格的形式重叠在虚拟世界之中。然后我们模拟了传统FPS游戏那样的头部摆动。

我们的“Body Joystick”方法令玩家位于房间的中心,任何偏离方向和距离该位置的距离都代表你在运动时的方向矢量和速度。你的身体将作为控制器。“Arm Joystick”则把运动控制器用作是飞行摇杆(类似于“Onward风格的移动方式”)。

我卡在了抓取空间的想法,并提出了“VR Handlebars”的概念。你可以伸手去抓,而在你锁定后,一个虚拟手柄就会出现在那个空间里。它看起来像是全息甲板。当你向前抓时,整个世界都会朝你走来。 在《The Gallery》中,它就像是在太空服中放屁一样翻了过去,但最终在《Lone Echo》这样的零重力体验中找到了自己的安身之所。

所有这些方法都违背了我们体验的感觉。所有这些会让你觉得自己马上会摔倒。如果你选择瞬间加速,你会感觉自己的胃会突然晃动。如果你选择逐渐加速,你会感觉胃部出现了不同的晃动。

我们在当时所做的几项衡量标准都表明,人为运动对玩家来说并不适用。对于房间尺度,这同样不适用于我们的游戏。

6. 传送:2015年夏季,SteamVR+HTC Vive(开发者版本)

我探索的首批传送机制之一是“Astral Navigation”。当在游戏中往上看时,你会看到代表关卡布局的云层之间出现了星星之路。瞄准你想去的地方,然后再次往下看时,你将马上传送至那个位置。这是不切实际的做法,但我们当时只是试图去探索我们可以做些什么。

在当时,Valve发布了关于他们办公室的早期摄影测量扫描。里面存在各种“信息”节点,其可以允许你在两个房间之间进行传输。你可以从节点到节点进行快速移动,而不是通过人为移动来四处滑动。我们马上就喜欢这种方式,这感觉很酷,不会令你产生晕动症。

SteamVR硬件需要连接至PC,而我们需要处理这条线缆。在《The Gallery》这样的探索游戏中,当玩家们试图旋转时会缠住线缆。这时沉浸感将会被打破。所以我们决定采用Valve的传送节点并增加了旋转。

我们遇到的第一个问题是,如何最好地匹配开放关卡上的玩家与我们认为他们会喜欢的交互。

我设计了一种原型,当玩家按住控制器的触摸板时将能投影他们的游玩空间。然后,他们可以用拇指瞄准并旋转他们想去的位置,可以看到边界的投影,并且知道他们在目的地的边界内可以伸手够到什么。当他们进行传送时,我们可以将他们的游玩空间对齐到一个理想的节点。

到2015年中段,我们移除了节点,单纯让玩家在我们设定的高度和距离参数范围内随时随地地进行传送。这种零晕动症的移动机制意味着我们可以帮助引导体验,同时还可以让玩家自由移动。它还为新来的VR玩家提供了一个桥梁,让他们可视化传送位置并制定相应的策略,这无视了他们游玩空间的大小,基本上可以让房间尺度达到任何大小的尺度。

持续性的界限对此非常重要。当与人为运动结合使用时,可见的边界可以作为外围的稳定点,从而缓解相对运动错觉问题和晕动症。对于传送,它们可以令玩家在自己的空间内感到安全。当你过于靠近时,边界可能会动态弹出。当玩家知道他们可以安全移动到什么地方的时候,他们将不太可能站在同一个地方。

我们做了一个淡入淡出的“Blink(Blink有眨眼的意思)”,而不是说立即传送至新的位置,因为这破坏了我们对游戏节奏的设想。Blink的持续时间与你希望穿行的实际距离成正比。我们希望时间的流逝让人感觉真实,所以你不能一眨眼即可瞬间传送至世界的另一端。我和我们的音效设计师Joel合作确定好了时间点,并且加入了脚步声,所以当你采用这种传送方式的过程中就能听到自己行走的声音。

一切都在于感觉

7. 那种感觉:2016年春季,SteamVR+HTC Vive Pre

我们的执行总监兼创意总监丹尼·昂格尔(Denny Unger)希望实验更多的人为移动机制方案。从单向(只向前),到双向(向前向后),再到扫视(从一侧到另一侧),我们尝试了不同的设置。这些方法仍然会导致晕动症,但丹尼希望可以减少相对运动错觉,而他想到了舷窗。

在人为运动过程中,我们会在眼睛周围显示一个遮罩,我们将其称之为“Vection Portal”。有了它,你就可以感觉到运动,但不会出现令人感到不舒服的快速外围视觉运动。

尽管人为运动具有这些新的舒适选项,但晕动症问题并未完全解决,而Blink仍然是游戏的正确选择。Blink与《The Gallery》的剧场式风格十分适合大众采用,它鼓励了玩家在物理空间内进行移动。

我们在最后必须选择一种移动机制。我们是一支小团队,用多种移动机制来测试大型VR关卡并不合适。我们必须完全整合和支持一种移动方式,所以我们决定坚持使用Blink。

从这之后我就可以完全围绕Blink来优化游戏性能。根据玩家传送的特定区域,我可以马上调起相应的物品并剔除其他物品。我们能够减少处理和提高游戏的逼真度,因为我们不用时刻维持更多的区域。

Blink移动方式

当《The Gallery》的第一集完成后,以及当VR终于在2016年4月登陆大众市场后,Blink这种移动机制已经开始流行起来。传送成为了一种标准,但我们添加的旋转和持续性边界功能让人觉得过于孤立。Valve同时在精进他们的传送方式,而玩家倾向于那些简约的内置系统。我们无意中发明了许多相同的功能,所以我们的系统最终出现了重叠。

当Oculus Touch控制器在2016年12月上市时,我们更新了Blink,令其更符合当时的标准。与我们原先希望通过头部进行瞄准的方法不同,我们将手部作为默认设置,这样玩家就可以直接指向目的地。我们同时添加了弹道轨迹弧线,这对玩家来说也更加直观。

感觉十分重要,但选择同样重要。

8. 自由移动机制:2016年冬季,Oculus Rift CV1+Oculus Touch

人为移动机制有了一个新的名称:“自由移动机制”。采用了流畅的人为移动机制的策略FPS游戏《Onward》已经成为了一款热门作品。有玩家认为自由移动机制是唯一能带来真正沉浸感的移动方式。当游戏缺少选择的时候,社区就会产生不满,我们最终在《The Gallery》的第二集中增加了支持,但游戏的默认选择仍然是Blink。

同样开始流行起来的移动方式还有ArmSwinger(摆臂式移动)。那个令我马上喜欢的ArmSwinger演示作品的点是,控制器能够通过玩家执行的动作来推断其身体方向。你可以通过手臂的方向来转动身体,并且同时允许头部移向另一个方向。但这种移动机制的问题是,其仍然需要使用按钮,并且最终没能解决相对运动错觉的问题。

ArmSwinger移动机制

Valve告诉了我们另一个秘密:由于我们手部功能的深度,Valve在2016年的Steam开发者日中采用了《The Gallery》来演示“Kncukles”控制器的第一个原型。这些新控制器正在摆脱按钮及其产生的抽象感,其可以通过追踪单个手指来执行手动交互,而不是二进制按钮输入。考虑到这一点,我决定增强ArmSwinger机制,不使用任何按钮。

我开始研究快速傅立叶变换(fast Fourier transforms)。我之前已经研究过它们与音频之间的关系,但我开始看到它们与运动学的相关性。变换可以将时域内任意数量的组合波形提取到离散频率和幅度的有序表格中。通俗地说,快速傅立叶变换可以让我从控制器的运动中读取人体噪点并将其转化为实际数据。

接下来,我可以设置移动开始的确切阈值。缓冲或缓存的两个时段可以根据玩家的手臂频率告诉他们是不是正在原地奔跑。借助这种方法,你可以摆动一只手臂,并在继续移动的同时用另一只手捡起一个物品。

由于当时像Vive Tracker这样的身体追踪器尚未上市,全身持续性要求我们推断出该玩家的根部位置。但当它们正式上市后,你就可以使用身高和腿部数据来剪裁腿部力量系数,并计算每个人的具体物理和运动学。站在一起的玩家能够以相同频率跑动,但可以出现不同的穿行距离。

在实践中,《Sprint Vector》等游戏及其外围视觉特效表明,类似ArmSwinger的移动机制有助于减轻相对运动错觉问题。奔跑时的身体晃动足以形成运动的感觉,但仍能令你保持在相同的位置,所以这不会对胃部造成不适,而且前庭冲突也十分有限。这是一个不牺牲舒适度的优秀自由移动机制。另外,这是有氧运动,你知道这意味着什么吗?(燃烧卡路里)

9. 寻找未来:2018年春季,HTC Vive Pro+SteamVR Knuckles

实验一直都是进步的良方,特别是对于VR而言。在去年年底,Aldin Dynamics引入了“Telepath”移动机制,这是传送与自由移动机制的混合体。更多的游戏正在尝试攀爬机制和Arm Swinging,现在我们每个月都会看到有新的移动方式和舒适选项。

但舒适性和逼真感之间的鸿沟仍然很大,而随着我们争取增加VR的普及度,这一点也变得越来越具有挑战性。目前的VR用户渴望逼真感和自由度,而如果没有舒适度,非VR用户将不会拥抱这项技术。

传送允许开发者判断和设计玩家能够访问和看到的位置,但玩家同时会感到这样的方式存在局限:就像是数字辅助轮。

自由移动机制为玩家带来了漫无边际的体验,但这通常需要一段适应时期。有些人根本无法处理它,而其他人则无法完全沉浸其中。

将一种方法应用到基于另一种方法的游戏中可能会打破平衡,有时甚至是整个体验。

简单来说,为VR设计移动机制存在一定的敏感性。作为开发者的我们希望提升沉浸感,但我们应该要为玩家维持体验的舒适感。

我们在未来希望推出一种“Mutant Locomotion”移动机制。这是我们各种移动方式的整合之作,不存在舒适度与逼真感之间的妥协。我们希望整合所有一切,同时希望知道玩家是想如何进行探索。一个经过提纯的方案,一种综合体验。

这是十分重要的一点:为玩家提供这些选项,但同时记住要根据你想要创建的体验来定制移动机制。市场中有很多独立开发项目试图采用散弹枪式的方法,他们希望可以提供50种不同的移动机制。这些选项很好,但没有一款游戏可以完全为它们进行设计。你在一天结束时需要问问自己:你希望你的玩家体验什么。吸取经验教训,学习令你喜欢的方法,并且听取用户的反馈意见。最后,那些正在长时间玩游玩作品的玩家可以让你知道他们喜欢什么,以及他们又不喜欢什么。

下一步是当额外追踪点成为主流的时候,或者可能是能够在内耳提供电流刺激的时候,然后我们就可以尝试滑雪板,滑板和悬停滑板。这将为移动机制的实验开辟一个新世界。

老实说,我喜欢那些东西。这令早期的发展阶段变得非常令人兴奋。我们有游戏要开发,我们有事情要做,但最终我们还是要把边界推到一起。在虚拟现实中投入时间和金钱进行实验存在着巨大的风险,独行侠无法到达终点线,无法独立实现这一切。我们需要整个社区的力量来推动一项媒介的发展。

终有一天,我们可以通过集体的努力来找到更好的方式,不仅只是当前标准的移动机制和传送。大门已经敞开,未来正在呼唤我们去探索无限的可能性和方向。

原文链接https://yivian.com/news/44545.html
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颜昳华

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