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VR中的Locomotion定義 Locomotion的分類

電子工程師 ? 來源:博客園 ? 作者:mysunnytime ? 2020-10-05 01:04 ? 次閱讀

Locomotion,本文中我稱之為移位,是VR研究中最重要的話題之一。因?yàn)樗鼘儆赩R中三大元老級(jí)操作(Selection選擇,Manipulation操縱物體,Locomotion移位),其中,前兩個(gè)操作是關(guān)于物體的,而Locomotion是關(guān)于玩家自己的 - 幾乎所有的VR應(yīng)用都避不開這三個(gè)操作,而這三個(gè)操縱幾乎涵蓋了所有的VR操作。今天就來解釋一下,VR中的Locomotion指的是什么,它有哪些分類和技術(shù)。

Locomotion是什么?

Locomotion,用最簡單的話解釋就是“從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置”,在VR中,它的指的就是玩家在虛擬環(huán)境中從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置,其本質(zhì)是玩家視角(viewpoint)的改變:從一個(gè)視角變換到另一個(gè)視角。Locomotion在中文里尚無一致的翻譯,所以這里我暫把它譯作“移位”。

虛擬3D環(huán)境(包括VR和屏顯等)中的Locomotion有三種可能的目的:探索(exploration),搜索(search)和查看(maneuvering)。探索是沒有具體目標(biāo)的移動(dòng),其目的一般是搜集環(huán)境信息,或者簡單的就是享受美景。它講究一個(gè)在環(huán)境中移動(dòng)的自由性,移動(dòng)的速度要能隨心所欲,并且需要能視察大范圍的環(huán)境全景。搜索則是有一個(gè)具體的目標(biāo),要在環(huán)境中尋找到它。這就要求能夠同時(shí)顧及遠(yuǎn)景近景,既能大范圍視察,又能有足夠的細(xì)節(jié),在這中間做一個(gè)權(quán)衡。maneuvering并沒有一個(gè)很準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)的中文翻譯,它其實(shí)表示的是相對(duì)于一個(gè)物體的視角控制,一般目的是為了從各個(gè)角度觀察某個(gè)物體或者某個(gè)環(huán)境,所以我這里把它譯作“查看”。比如你如果進(jìn)入了一個(gè)陌生的房間,可能會(huì)四周看看,走兩步,或者你看到了一個(gè)紀(jì)念碑,想要繞道正面去看看碑面上寫的什么。這時(shí)候你不會(huì)進(jìn)行很大范圍的運(yùn)動(dòng),但是你會(huì)進(jìn)行很準(zhǔn)確的視角控制。查看是三種目的中移動(dòng)范圍最小的,也是最精細(xì)的操作,它需要操作的穩(wěn)定性和精確性。

Locomotion的分類

Locomotion既然是從一個(gè)視角變換到另一個(gè)視角,那么根據(jù)兩點(diǎn)之間如何進(jìn)行變換,可分為兩種方式:點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的移位(target based locomotion)和導(dǎo)航(navigation)。其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)移位是直接從一個(gè)點(diǎn)跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)目標(biāo)點(diǎn),最常見的例子就是Teleportation傳送門,用戶選擇要去的位置,然后天光一閃,用戶就被傳送過去了。而導(dǎo)航則是有一個(gè)從出發(fā)點(diǎn)到目的地的路徑。要想導(dǎo)航必須知道當(dāng)前的方向(spatial orientation)。

很明顯的,對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)位移,我們只需要知道目的地的空間位置(position)和玩家移位過去以后的朝向(orientation);而導(dǎo)航,除了位置和朝向以外,還需要控制中間的過程。這個(gè)多出來的中間過程包括了兩個(gè)方面的工作:尋路(wayfinding)和視角控制(viewpoint motion control,也稱travel)。

其中,尋路主要是一個(gè)腦力上的活動(dòng),包括了理解空間信息(spatial understanding,理解我的空間位置、我與環(huán)境的關(guān)系)和計(jì)劃路徑(path planning,選哪個(gè)路徑走)。關(guān)于它有很多認(rèn)知方面的研究(可見Darken et al., 2014)。設(shè)計(jì)一種移位方式時(shí),不能違背這些認(rèn)知的方面的原則。

視角控制就是作為設(shè)計(jì)師和開發(fā)者可控制的部分了。根據(jù)我們想要達(dá)到的目的,如何讓用戶操作控制自己的視角。其本質(zhì)就是開放一個(gè)對(duì)視角的位置和朝向的控制接口

McMahan, R., Kopper, R., & Bowman, D. (2014). Principles for Designing Effective 3D Interaction Techniques. In K. Hale & K. Stanney, Handbook of Virtual Environments (pp. 285–311). CRC Press. Retrieved from
Darken, R. P., & Peterson, B. (2014). Spatial orientation, wayfinding, and representation.
The VR Glossary, locomotion,

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