元宇宙视角下,AR究竟到哪一步了

2022-9-9    ui设计分享达人

如果说去年到今年科技领域的概念,元宇宙一定是最亮眼的那一个。 然而我们看到市场上的产品,扎克伯格奇丑无比的元宇宙自拍;包括大家都知道XR好像和元宇宙有些关系,但是XR本身好像也烟消云散了 那么元宇宙是否也是一个资本炒作的噱头呢?它和AR究竟发展到什么地步了?设计师能做什么?

本文分为以下3个部分进行讲解:



和当时的“VR元年一样”(当时VR比其他R更火),在去年“元宇宙元年”被提出之后的今天,同样浮现了许多诸如:“啊,这不就是AR嘛,果然是资本炒作的噱头”之类的声音,那我们首先结合以上片宇宙的概念来看看他们为什么这么说。






以上文字来源于百度百科的解释,这里面有两个重要的关键词:虚拟现实世界和数字化身。这两个词可以说就是元宇宙的命脉。

诶,但是这两个事物新鲜吗?它们像什么?

我们的游戏玩家发言了:这不就是MMO RPG嘛。

对,这就是为什么腾讯网易都在积极部署自己的元宇宙,腾讯的QQ元宇宙,网易的瑶台。它们拥有行业上的先发优势,比如游戏引擎、比如三维能力。可以说,在内容这一块,游戏行业的一只脚其实早就踏入元宇宙,你在玩原神的时候,世界不是虚拟的吗?你的人物不是代表你吗,除了虚拟人部分还是写好的程序,AI智能程度不高,和metaverse也没什么区别。这时候我们得出结论:害,元宇宙就是rpg游戏嘛,果然是个噱头。


是这样吗? 是,但是不全是。



我们来看两个元年,去年2021年被称为元宇宙元年,而在这之前的2015年被称为XR元年。

那一年我上大一,我就是从那一年入的XR的坑。看着铺天盖地的VR的新闻,还在学交互的我琢磨着,woc,这玩意儿就是未来。2015年,

hololens和htc vive的推出,标志着VR和AR技术不再只停留在实验室,他们可以开始商业化探索了。实际上VR的诞生比之前说的雪崩更早,他在上个世纪60年代就被发明出来,被称为“达摩克利斯之剑”,这在很多VR科普的文章中都被讲解到了,感兴趣的朋友们可以去查一下VR的发展史。

而2021年,nft作为具有唯一性特点的可信数字权益凭证红极一时,紧接着web3作为去中心化的新型网络模式,虚拟人作为元宇宙中的人物形象,跟随元宇宙一起被大家所知晓。

这些本来在小众技术圈的研究其实都在“元宇宙”概念之前默默发展了,但由于元宇宙被资本市场挖掘。这时候有许多人发现,元宇宙好像真的可以开始做了。



我们再来看一下两根曲线,他们分别是是2018和2022年,由世界著名咨询和趋势预测机构gartner发布的曲线,看过这个我们就知道为什么XR似乎消身匿迹了。每一项技术的诞生基本都逃不过资本对概念的炒作,这是他们第一次让实验室外的人知晓。但随后都会进入一段漫长的产业深耕期。不明真相的围观群众看到的是又一个噱头陨落了,但是这些被资本堆积起来的无数企业却在默默地开始他们的长征。比如在AR头显领域,他们中大多数会像影创、NORTH一样陷入困境,但也有少部分探索到可行的商业模式得以生存。有很多技术都在质疑声中慢慢走向成熟。

以另外一个今年很火的概念虚拟人为例,在虚拟人中有一项非常重要的技术:让虚拟人开口说话的“语音-口型”技术,它的实现路径中,许多技术都在近年来快速发展,比如GAN(生成式对抗网络)、动作捕捉、包括基础的建模、TTS(文字转语音)等。



然后我们再来看XR,首先用一句话讲明白各种R的定义:下面的这张图是许多XR论文中都会引用的“虚拟-现实连续体”,其实我们熟知的VR(虚拟现实,virtual reality)、AR(增强现实,augmented reality)、MR(混合现实,mixed reality)都是其中的一种程度,越靠近轴的右侧,越接近真实世界。而XR则是他们的总称(扩展显示,expended reality),我今天主要想分享和元宇宙最相关的AR。



虽然很多产品广告都是以实物为准,但是基本上下面视频里的画面都是真实的。这里的hololens是世界上集成度最高的AR设备,然而他很贵、很重还有各种技术上的限制。下方的是今年U设计周国内顶尖AR头显厂商Rokid介绍的和钉钉合作的办公视频,这张图中我注意到的重点是那根连接HMD(头戴式显示器,头显)的线。没错,他们把头显连接到手机,用手机的计算可以大大的减少整个AR-HMD的重量,而重量之前一直是一个老大难问题。事实上,近年来有许多AR-HMD都采用了这种连接手机的方式。又或者专注于某一垂直领域,比如只做工业生产中的识别扫描等等,这些都可以极大的提高设备的性能,减少设备重量,优化用户体验。






比如今年新发布的这两款AR-HMD,oppo通过做减法,让眼镜只保留基础的增强显示信息的功能;nreal通过连手机让眼镜外形到达了不再像hololens那样中二的程度(虽然在功能上nreal似乎和VR没什么区别,缺少和现实世界的交互)。此外,他们各自也有光学上的创新与专利。

因此,我们可以发现,XR其实并没有销声匿迹,他们一直在不断的迭代自己的产品。到现在这种和普通眼镜无异的产品形态,已经和刚出来时又了很大的进步。






说完了XR的发展后,接下来说说,现在XR还需要解决的问题。下方是XR当前遇到的一些难题和困境。

首先是价格问题,现在的AR一体机价格依然非常的贵,只能作为一款企业级的产品卖给B端,军方。比如hololens与美国军方签订了4.8亿美元的订单;罗克韦尔自动化通过AR提高了员工的培训效率。

FOV(field of view),视场角。作为HMD(head mounted display)的一项重要评价指标,在增强现实的HMD中受到极大的限制,我们可以看到右上方的这幅图显示的是代表目前AR头显的最高水平的微软hololens和magic leap。其中hololens2的FOV是最大的,有43*29。但是人的正常视野范围大约有水平210*竖直150.这就会导致下图的这种情况——用户因为FOV问题错过视野外的虚拟信息。在下图中用户通过AR识别展板,看到展板上的虚拟按钮,点击后左右两侧都出现了虚拟信息,然而由于FOV问题,用户实际上看不到两侧的额外信息,导致用户体验不佳。


而为了解决这个问题,现有的研究提出了各种方法,如下图中的作者Marquardt等人连续5年发表相关论文,通过在AR头显上安装震动器、耳机等外设,利用触觉和听觉暗示用户虚拟目标的方位。

而在软件交互层面,有许多研究致力于使用雷达、小地图、3d箭头等和游戏中相似的方式,帮助用户找到空间中的虚拟目标。

晕动症也是一个老生常谈的问题,但是这一症状在AR中并不明显,这可能是因为使用AR时用户可以看到现实世界。而对于AR来说,设备重量和电池续航问题更为严重,Hololens2的持续使用时间实测仅为4小时左右,并且当事业中的场景或虚拟物体较为复杂时,还会导致主机很烫,佩戴体验不佳。

最后想和大家来探讨一些作为设计师,这些先进技术要到来时,我们可以做哪些准备。

很显然,XR带来的空间界面将突破传统用户界面的方式,打破屏幕,将信息融入现实世界,增强用户获得信息的途径,增加信息的维度。这一颠覆性的显示技术变化,势必会带来交互设计上的变革。再对空间界面进行设计时,势必会带来许多2D时代未曾考虑过的问题,比如信息与自身的空间相对位置,多模态的信息提示,用户负荷,人体工学等等。因此赶在技术成熟之前,预想出一套全新的交互设计规律,可以为技术的爆炸性突破做好准备 —— 一旦技术普及,相关应用立刻投入生产占领市场。以下为一些个人对AR设计的扯淡。

首先从交互形式上来说,XR的理想状态应该是可以支持多模态的交互形式,包括视觉的注视眨眼、听觉的空间音效、头部的追踪跟随、手势的识别、身体运动时的空间识别等等。甚至也有研究通过电极模仿味觉、香氛模仿嗅觉,达到五感沉浸的效果。

请注意,这里的每一个通道的设计都需要被考量。举些例子:比如在进行听觉交互时,需要考虑到提供空间音效的HRTF技术可能存在前后混淆的问题,玩过吃鸡(或其他FPS游戏)的玩家可能会发现,有时候无法分辨敌人来自正前方还是正后方。而对于头部旋转、身体运动,需要了解,人的脖子、躯干拥有最大扭转角度,如果用户在坐着的使用场景中,则需要考虑虚拟信息最多能被放置在多少大的范围内。对于手势交互,应尽量避免一些手势冲突,因为现在的手势识别技术在有些时候不那么精准。这在我们的平面交互中也会遇到,比如一些热区、滑动和点击问题。

在进行视觉引导时还会存在各种物理、生理甚至心理上的交互规则,比如之前提到的小地图和箭头,它们分别属于外中心和内中心的视点引导方法——小地图是以空间中的其他物体为参考对象,比方杯子在桌子上;而箭头是以自己为参考对象,比如杯子在我前面。研究表明内中心的参考方式在视觉搜索时间和任务符合方面都优于外中心。

视觉交互中,需要结合设备大小和人的中心视野范围,考虑将层级重要的信息置于视野中心。因为人的视野大小本身也是有极限的,下方的图从小到达依次为:hololens的横向FOV,人的双目中央视野(可以容易的观察到立体信息),人的总体视野,以及转动头部时能看到的最大视野。此外,请尽量将信息布置在人体周围的球形界面中,以保证用户在旋转视角时,界面、字体的尺度大小保持一致性。

和2D界面一样,在空间中也有信息层级,除了常规的平面信息层级之外,空间界面中还有“深度”概念。

关于色彩,在AR头显中目前存在一些极限值,比如明度和不透明度低于一定值时人就很难分辨了,这是因为ARHMD的镜片本身也存在一定的透明度。我们可以采用一些卡片式(或者在AR中应该称为模块化?)设计,在信息底部叠加对比强烈的底色,保证信息的可读性。

然后是模型设计,右侧为前段时间扎尔伯格的离谱自拍,奇丑无比的外形被人喷的体无完肤,并且META中的小人都是没有脚的,这加强了吃瓜群众认为元宇宙就是噱头的心理。除去meta可能把黑红作为营销策略的想法之外,有可能是出于性能和技术的考虑。

首先出于性能,前文说过复杂的场景可能会导致场景卡顿,因此可能这张照片只是内部测试时为了高效而选择了Low poly(低面)风格的模型。其次在技术方面,由于VR眼镜目前大多都是坐着玩的,摄像头没有办法识别到用户的脚。并且用户的头部有头盔,手上有手柄,因此可以大致模拟出上半身的大致姿态,而脚的可穿戴设备似乎还比较匮乏。另外也有官方说法是,在原宇宙显示下体可能会导致一些“伦理”问题,emmm。

但其实从识别技术来说,微软在16年就可以实现全身的远程对话了。

说了这么多,可能大家会觉得AR好像是开发的事儿,设计师能做的事目前还不多。但事实上,要想实现一个AR的demo并没有这么困难,运用现在已有的软硬件能力,我们已经可以快速的开发出一些AR原型。这些工作有点类似游戏行业中的技术美术(TA),AR的普及需要更多的杀手级应用,这其中也一定需要各位设计师朋友的支持。学习一下unity、unreal引擎,包括Nvidia的ominiverse都在帮助设计师更好的创作内容。

再来看些老生常谈的AR应用场景。


第一张图是今年的ucan中使用的AR会场,可以在上面看到不同嘉宾的信息,还可以和他们互动、点赞。不过他的信息是360度呈现的,考虑到会场大伙都是坐着的,而且转头拿手机对着别人的脸是不是也不太礼貌,是不是设计上还能再优化一下呢=v=。

除了会展,AR还非常适合一些需要高成本制作的场景。比如房屋装修、汽车销售、珠宝定制等,他们的试错成本都很高,如果在下单前就能看到最后的效果,可以为商家节约很多成本。

最后我想说,其实元宇宙的各个产业链上,相关技术都在快速发展。我们可以说现阶段的元宇宙和XR是噱头,是概念的堆积。但是只到此为止一笑了之可能草率了一点,很多技术都会爆发式的进入成熟期,为了空间交互可能的到来,至少我自己还得做很多的准备。



作者:kylin97
来源:站酷

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