直接操控模式

由於選項轉換為立體物件,因此除了tapping之外還可以藉由抓握(Grasping) 來進行選擇。由於Grasping作為增加使用者臨場感之操作目的,因此在在回饋上除了必須特別注意虛擬手與物件之間抓握的觸發轉換,也需要思考如何輔助提升可操作性,主要原則為以下:

Grasping

模擬手的抓握隱喻

為了達到更加自然的操控方式,在虛擬環境中可以藉由設置預值(threshold)來偵測物件與拇指之間距離,當兩者之間的距離小於預值時,即轉化為抓握之隱喻進行選擇,而超過一定預值後,便轉為鬆手之隱喻放開物件;抑或是將虛擬手想像成為一種磁鐵,當最近物件與大拇指頭與第二節之間和中指的距離小於預值時,物件會自動吸到手上作為抓握( Lin, J., & Schulze, J. P., 2016) 。

而當今最常見的抓握方式設定為將控制器上的trigger按鈕作為觸發抓握的條件,當使用者持續抓握按鈕不放時即保持抓握姿勢,當放開按鈕時表示釋放物件,如此一來便能避免偵測相近物件判定上的不精確。

3D bubble cursor

加強標示抓握位置

然而另一問題在於即便可以藉由模擬手抓住欲選擇的物件,但面對物件大於或小於虛擬手的範圍時又會造成另一個偵測困難。為此,可以利用3D bubble cursor藉由在虛擬手中依附一個半透明的立體球,被半透明覆蓋到的物件便出現3D球體的hover效果來加強標示選擇位置,但缺點在於當相鄰物件密度過高時,容易誤觸發旁邊的物件。

Reference : Vanacken, L., Grossman, T., & Coninx, K. (2007). Exploring the effects of environment density and target visibility on object selection in 3D virtual environments. IEEE Symposium on 3D User Interfaces 2007 - Proceedings, 3DUI 2007, 115–122. https://doi.org/10.1109/3DUI.2007.340783

Go-go technique

延伸手臂

此外,抓握雖然優點除了加強沈浸感以及大幅提升可操控的精確性,其最大問題在於受限於人體臂長之限制。為此,可以藉由混合遠端操控模式的優點補足。如可以利用Go-go technique 計算虛擬可延伸的距離,在符合體感的範圍內延伸手臂抓取想要互動的物件。

Reference :Poupyrev, I., & Billinghurst, M. (1996). The go-go interaction technique: non-linear mapping for direct manipulation in VR. …of the 9th Annual ACM …, 79–80. https://doi.org/10.1145/237091.237102

HOMER

Ray-casting + 延伸手臂

抑或採用HOMER投射雷射光束並在選擇到物件時瞬間讓虛擬手依附在物件中抓握,由於物件的向量與距離是依據使用的相對位置而進行判定,因此使用者可以進行自由進行操控,並在放開物件時虛擬手回到使用者身上。

同時,使用者可以透過按鈕自由調整物件與使用者之間的距離。HOMER的優點在於不需要精確地判定虛擬手臂的精確位置,再者,不同於Go-go technique,無論選擇任何距離的物件都是花費相同的力氣。

Reference: Bowman, D. A., & Hodges, L. F. (2004). An evaluation of techniques for grabbing and manipulating remote objects in immersive virtual environments, (January 2013), 35-. https://doi.org/10.1145/253284.253301

延伸HOMER的概念,當使用者欲選取遠處物件時,也可以藉由Ray-casting選擇物件後如磁力般將物件吸附到手中,以進行近距離的直接操控 [1]。

[1] Summoning and Superpowers: Designing VR Interactions at a Distance

Imagine Plane

為了突破距離的限制,除了延展手臂外,另一種做法是為Imagine Plane,將所有三維空間的物件視為同一平面維度,想像眼前有一塊面板並藉由模擬操作面板來直接選取物件,進而忽略物件實際距離。然而,此模式的缺點在於由於忽略Z軸的位置判斷,因此在進行物件操控時僅限於旋轉、抓取物件,並無法將物件重置於不同深度的位置。

Reference : Pierce, J. S., Forsberg, A. S., Conway, M. J., Hong, S., Zeleznik, R. C., & Mine, M. R. (2004). Image plane interaction techniques in 3D immersive environments, 39-. https://doi.org/10.1145/253284.253303

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