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VR行業潮漲潮落，蠻荒生長，各大VR廠家都在爭取成為標準制定者。

從2014年 Facebook 收購 Oculus 開始算來，當前這一波VR浪潮已經持續了5年之久。

5年間VR行業潮漲潮落，經歷了盛夏與寒冬，直到2019年 Oculus Quest 的發布，頭盔銷量、內容銷量、用戶口碑的爆炸式提升，才算是引領蠻荒時期的VR行業殺出一條血路。

從3DOF的 DK1、Cardboard 到6DOF的 Oculus Rift ，國內外從業者就空間定位、計算平臺、交互方式等方向展開了激烈的探索與紛爭。

各大廠家都希望在乾坤未定之時，在某一個領域彎道超車，成為下一個標準制定者。

一、了解3DOF

首先，我們來聊聊3DOF是什么？

所謂3DOF，就是指物體具備在X、Y、Z 三軸上旋轉的能力。常規方法是使用陀螺儀來捕捉用戶頭部旋轉，并呈現全景畫面中相對應的部分，從而使用戶在視覺上擁有被場景包裹的感受，實現基礎的視覺沉浸。

“YAW”是指繞Y軸旋轉；“PITCH”是指繞X軸旋轉；“ROLL”是指繞Z軸旋轉

在3DOF的VR體驗中，一切觀察的基點都來源于頭部的視角，用戶就像一個被裝在電線桿上可以任意旋轉的攝像頭。無論你是頂天立地的壯漢還是嬌小玲瓏的妹子，你的視角都會被強行拉回在預設的高度——3DOF中，眾生平等。

3DOF頭盔無法自動捕捉用戶視野高度，極少數應用可以通過手動輸入數值的方式來標定一個高度

因此，3DOF頭盔的弊端也隨之暴露出來：

• 無法通過頭部位移的微動作來調整視距（全身位移可以通過移動觀察點來實現），看得見摸不著；
• 無法自動捕捉用戶身高來匹配視野高度，影響沉浸感。

二、3DOF – 頭部交互

3DOF的頭部交互主要是通過射線投射（Ray casting）的方式來進行操作。其原理是，從標定的視野中心向正前方射出一束射線，射線與空間中的界面產生交集。

常規的交互設計中會將雙目視線中央的一條線作為視中心，這樣一來視中心的射線就會和界面產生交點，從而引導用戶的視線落焦在相應的信息上，也就是常說的 Cursor（光標）。

雙眼自帶紅點瞄準器，指哪打哪（僅頭部瞄準時射線多數會被隱藏，只顯示落點，圖中射線僅用于展示）

常見的頭部行為有以下幾種：

• 環境感知：通過3自由度旋轉來觀察周邊環境，標定自己的位置，感知空間；
• 獲取信息：瀏覽環境中的信息載體和功能區域；
• 功能操作：借助Cursor+Loading完成選擇、確認等具體操作。

無手柄時，常用Cursor選擇+倒計時Loading的方式執行確認操作

三、3DOF – 手部交互

說完頭，我們再聊聊手。

3DOF的代表產品是光學外殼+手機組合的 Google Cardboard 和 Samsung Gear VR，以及集成的VR一體機 Oculus GO（國內小米貼牌） 和國內大朋、PICO、愛奇藝等一眾一體機產品。

3DOF頭盔產品

這一類VR頭盔主要是通過配備單手3DOF的藍牙手柄來進行交互操作。

雖然藍牙手柄外觀形態多樣，但是其主要功能大致相同。一般都會配備一個拇指操控具有滑動、按壓功能的區域，一個食指操控的按鍵區域。

在握持狀態下，這兩個手指操控區的靈活性、獨立性、準確性相對更強。而Oculus在未來又增加了一個中指操控區域，更將這種交互方式運用到了極致。

3DOF VR一體機標配藍牙手柄功能

單手3DOF手柄的基礎交互方式與頭控相似，手柄只有三軸旋轉功能，沒有移動功能，并且都采用了Cursor指向的方法，來選擇目標完成操作。

只是手柄交互中，由于手部轉動與頭部轉動并不同步，因此往往會把指針射線顯示出來，更加便于捕捉手柄指向的移動軌跡。

常見的手部行為有以下幾種：

• 指向性操作：通過射線指針執行選擇，配合圓盤或扳機鍵執行確認、瞄準、位移等精確操作；
• 拖拽滑動操作：通過射線指針選中一片區域，通過長按圓盤或扳機，進行拖拽操作，甚至可以實現比如釣魚甩桿的動作；
• 功能性鍵值設置：游戲中的射擊、跳躍、左右移動等常規游戲操作指令，以及返回、回到主界面等快捷操作指令。

手柄指針與空間內界面的響應

互動式內容中常常采用拋物線式的虛擬射線+落點標記來完成 “瞬移”操作；在虛擬空間中采用這種位移方式，可以降低暈動癥的發聲，但是也會降低沉浸感

以虛擬手部為圓心，通過3軸旋轉模擬槍支射擊；由于無法移動槍支模型的位置實現三點一線的仿真射擊姿勢，因此必須借助射線瞄準

模擬釣魚的甩桿動作、模擬手勢拖拽動作等交互方式

四、3DOF 交互中的障礙

在3DOF的VR設備中，基礎的視覺感知、功能完成都可以被解決，但是在VR最重要的指標——沉浸感上面，還有很多障礙需要突破。

• 位移：VR中的移動大致分三種，方向鍵平移、躍進式瞬移、真實移動，而這三種之中，又各有優劣（后續文章會單獨討論VR中的位移）。但就沉浸感這一點上而言，真實移動無疑是最佳方式。
• 微動作：在真實情景中，每個人都有非常多的微動作，用來進一步認知當前環境。比如：抓起一顆小石子，把手湊近眼睛，同時頭部微微前傾，觀察這顆石子。而3DOF無法移動的缺陷，就注定用戶很難通過自然的方式進一步探索虛擬世界。
• 自由度：在3DOF設備中，主要操作行為依然是單點的瞄準、點擊、拖拽，在體驗上更像是傳統鍵鼠手柄的增強版，而這種方式，必然限制了內容制作者的創作空間，無法體現出VR更加豐富的交互形態。

由于這一階段的內容方、平臺方受制于硬件技術方案，難以提供令用戶滿意的互動性內容。

因此這一時期的平臺方，大多以提供全景視頻，模擬巨幕影院，3D視頻等被動型內容為主。

同時，由于3DOF設備普遍成本較低，技術方案相對簡單，在普及VR認知方面起到了不可忽視的作用。當然，由于很多劣質的手機VR方案，也帶給用戶很多負面反饋，從而對VR產生抵觸心理。

眾多VR產品在3DOF這條支線上走的極其迅速，卻始終看不到未來。而3DOF玩家們在這個新世界里面束手束腳的探索一番后，只能懷抱著莫大的遺憾和失落，將其束之高閣。

但是他們對虛擬世界的憧憬，始終都在。

關于3DOF交互的內容就先寫到這里吧，VR中其他技術點的分享會在后續文章里一一闡述。

第一次寫這種類型的文章，有疏漏錯誤之處歡迎大家批評指正，同時也希望能和大家一起互相交流，共同探索這個全新的領域。

公眾號：XRUX

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