AR 交互設計 的 beta“信息素”推薦

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AR是在真實環境中增添或者移除由計算機實時生成的可以交互的虛擬物體或信息,下面這篇文章是筆者整理分享的關于交互設計的相關內容,想要了解的同學可以進來看看哦!

隨自己從事AR設計以來,我深刻且實際的體驗到AR設計不再是“那塊兒屏幕”的設計,做AR設計要考慮的方面是多維的,總結以下幾個重要的點:

  1. 人因(人所處的物理世界的環境、光線、聲音、以及人本身的狀態等)。
  2. 眼鏡的硬件(波導技術、成像方式、成像亮度、光機、FOV、性能能耗等)。
  3. 需求合理性(眼鏡不再是二維終端的需求思維,在與產品需求討論的過程中始終伴隨著一思路:不合理的需求會讓AR眼鏡的交互變得愚蠢異常)。

問:那到底是什么AR呢?

知乎答:AR即增強現實(Augment Reality)是一種實時計算攝像機影像的位置及角度并結合圖像、視頻、3D模型技術,經計算機生成的三維模型、音樂、內容等虛擬信息應用到現實世界,兩者信息互補,將虛擬世界和現實世界融合的。

簡單來說是讓電子設備讀懂真實世界,并在真實世界的基礎上疊加虛擬世界,從而實現增強現實的效果,為用戶提供一個虛實融合沉浸式的體驗。主要的應用場景包含文旅行業、商業空間、智慧零售、教育、工業等場景。

我定義成:它是一種需要你的大腦計算畫面信息的一種新的界面呈現方式。

那AR設計又是什么呢?我覺得AR設計一門要求綜合性思維非常強的一個設計工作,因為它的發生的體感是在二維的平面上,顯示的體感卻是在三維上,所以我把AR設計定義成:展示在三維世界的二維畫面。

要做AR設計首先要清楚以下基本的概念。

一、光波導技術

主流的一共分為兩類:幾何光波導(陣列光波導)和衍射光波導,它們是消費級AR眼鏡目前最優的解決方案。AR眼鏡需要透視(see-through),既要看到真實的外部世界,也要看到虛擬信息,所以成像系統不能擋在視線前方。這就需要多加一個或一組光學組合器(optical combiner),通過“層疊”的形式,將虛擬信息和真實場景融為一體,互相補充,互相“增強”。

圖 1. (a) 虛擬現實(VR)近眼顯示系統的示意圖; (b) 增強現實(AR)近眼顯示系統的示意圖。

NED:近眼顯示(Near-eye display,簡稱NED)關于幾何光波導和衍射光波導,我們設計需要關注的深度,我覺得只要知道優缺點即可,并不需要下探到很深的技術結構層面(如果你個人比較感興趣,可以去網站上去搜索,這里就不展開了)。

幾何光波導:“幾何光波導”的概念最先由以色列公司Lumus提出并一直致力于優化迭代,至今差不多快二十年了。

缺點:

  1. 透光效率比傳統光學系統偏低。
  2. 工藝流程復雜,良品率低,常見有背景黑色條紋,亮度不均勻。
  3. 在息屏的情況下,鏡片上會有有一排豎條紋(即鏡面陣列),可能會遮擋一部分外部視線,也影響 AR眼鏡的美觀。
  4. 成本較高。以此為代表的是 影目和瓏景、Rokid Vision。

優點:圖像質量、顏色和對比度可以有較高的顯示水準。

衍射光波導:衍射光波導技術與幾何光波導相比主要優勢在于光柵在設計和生產上的靈活性,不論是利用傳統半導體微納米制造生產工藝的表面浮雕光柵,還是利用全息干涉技術制成的體光柵,都是在玻璃基底平面上加鍍一層薄膜然后加工,不需要像幾何光波導中的玻璃切片和粘合工藝,可量產性和良率要高很多。另外,利用轉折光柵或者二維光柵可以實現二維擴瞳,使得動眼框在鼻梁方向也能覆蓋更多不同臉型的人群,給人體工程學設計和優化用戶體驗留了更大的容差空間。由于衍射波導在Y方向上也實現了擴瞳,使得光機在Y方向的尺寸也比幾何光波導的光機減小了。

優點:

  1. 良品率高、可以覆蓋更多不同臉型的人群,給工業設計預留了更多空間。
  2. 支持二維擴瞳目前AR圈中對衍射波導推崇的一個原因在于其可以實現二維出瞳擴展。所謂二維出瞳擴展可以認為是在犧牲光效的代價之下,將光學系統的光闌(可以理解為相機的光圈)在水平和垂直方向上復制多次來擴大系統所能容納的視場角,并擴大眼動范圍。如果將系統的總光學擴展量想象成一股水流,進行一維和二維出瞳擴展就類似于在花灑的不同檔位間切換,并無物理本質上的提升。

缺點:

  1. 光源的肉眼可見性、圖像彩虹問題、畫質模糊,光效只有1%、能耗高
  2. 體積較大;以此為代表的是:vision pro、hololens、magicleapone、Rokid Glass 2

二:DOF

業界一般分成 3DOF 和 6DOF

3DOF即3自由度,只有旋轉坐標,沒有位移坐標,只能以設定好的虛擬頭部為中心點,一切觀察的基點都源于頭部的視角,就像是固定在電線桿上的攝像頭,可以任意旋轉,但無法上下左右前后位移離開電線桿。

因此在3DOF VR設備中,玩家只能看卻摸不著,所以3DOF VR設備,主要用于觀影體驗。

6DOF:6DOF即6自由度,在3DOF基礎上再增加“上下、前后、左右”等3個位置相關的自由度。頭部從3DOF只能檢測到頭部轉動姿態到6DOF可以檢測伸頭縮頭等姿態,而且還可以檢測身體移動上下前后左右位移的變化。所以6DOF更加符合人體體驗,更具沉浸感。

三:輻輳調節

在自然視覺中,調節和會聚常常一起工作,會聚的程度會影響眼睛晶狀體的調節,反之亦然,從而保證靈活而強大的視力。當我們觀察遠處物體時,眼球的晶狀體會放松,視線平行以保持遠距離的聚焦狀態。但觀察近處物體時,眼睛會收縮晶狀體調整焦距,讓視線聚焦到物體上。如果大腦接收到眼睛調節和會聚之間的線索不匹配時,就會發生輻輳調節沖突(Vergence-accommodation conflict,以下簡稱?VAC?),對眼睛造成壓力。

在?VR?中情況有所不同。3D?圖像總是顯示在眼前固定距離的屏幕上,為了獲得清晰的圖像,眼球晶狀體聚焦的距離一直不變——調節固定。當你看向不同距離的物體時,仍然需要旋轉眼球讓視線匯聚到不同深度的物體上——會聚(輻輳角度)不斷變化。如果用戶想看清一個焦距小于屏幕的虛擬物體,就要增加會聚角度。這時調節視線方向和調節晶狀體焦點之間不匹配,打破了原本大腦里自然的對應關系,沖突(VAC?)也就出現了。

四、人類瞳距與畫布

  1. 正常男性瞳距大約為61mm,女性約為58mm,
  2. 一般停留在3-5m左右,用戶在看的時候比較合適
  3. 人類視覺:人類視覺跟隨用戶的視角,他的舒適可視角度會有不同

人眼成像距離:學術上,人眼可以聚焦看清最近6cm,最遠無限遠的圖像

五、透視技術 See-Through

透視方式一般分成 2 種:光學透視,英文全稱為Optical See-Through,簡稱OST,視頻透視,英文全稱為Video See-Through,簡稱VST。

OST:其體感可以理解為戴了一個光學鏡片去看外部世界,外部世界的光線直接通過眼鏡片進入到眼睛當中。真實世界是通過放置在用戶眼前的半透明光學合成器看到的。光學合成器也被用來將計算機生成的圖像反射到用戶的眼睛里,從而將真實世界和虛擬世界結合起來。

VST:就像拿著手機照相,外部的世界通過攝像頭顯示在手機屏幕上,通過手機屏幕看到外部世界。真實世界是通過相機捕捉到實時視圖,然后與計算機圖像技術結合在一起,將相機捕捉到的“真實世界”與計算機生成的“虛擬圖像”疊加后,共同呈現在不透明的顯示器上,達到類似透明的效果。

以上就是我認為交互設計師要知道的 AR 的一些基礎信息。

專欄作家

海鮮不設計,公眾號:海鮮不設計,人人都是產品經理專欄作家。關注AR 、社交和電商領域,擅長數據分析、需求分析及賦能業務。

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