雷锋网 (大众号：雷锋网) 按：本文作者 Leap Motion 首席 VR 交互工程师 Barrett Fox 和 VR 设计师 Martin Schubert。
Leap Motion 一向秉持的设计理念是：最自然、最直觉化的交互一定是直接且物理的。用手直接操控物体顺应了我们持久以来习气的天性，省去了学习新交互办法的工夫。不过在 VR/AR 世界，有些时分物领会呈现在双手够不到的中央，或超出用户的直接操控范围。这时该怎样办呢？我们可以让用户走到物体旁边，又或许，我们可以赋予用户超才能！
我们最新的交互设计实验开收回了三种把远处物体呼唤到臂展范围内的原型：第一种是复杂的动画呼唤技术，适用于与单个物体的交互，第二种赋予用户 “意念移物”的体验，第三种直接加强了用户手臂在虚拟世界中的才能。
实验一：动画呼唤
第一种方案可以无效地选取悠远的单一静物，并将其直接呼唤至你手中。一旦完成检查和交互后，你还可以把它送回原处。这就像从架子上选中一个物体，把它呼唤到手边再让它原路前往，这一用例适用于各类游戏、教育和数据可视化使用等。
这种办法需求调动四种交互进程：选取、呼唤、抓握/交互以及归位。
1. 选取
许多 VR 开发者经常会掉入一个圈套，以为我们的双手和手柄的运用机制相似，并以此为根底停止交互设计。选取远处物体需求对目的准确瞄准，这种状况下很合适运用射线（raycasting）。不过，让手指或整只手悬空瞄准某个方位是很难的，特别是当你需求依托瞄准触发起作时。
与其从手部直接发射射线，我们的做法是将头部/头显地位作为参考地位，经过添加偏移量预算出肩膀地位，再从肩膀处收回射线，经过手掌地位两点成线中转目的。
这种办法可以大大提升射线投射的波动性，当射线击中物体的碰撞器时，线渲染器和物体四周的高亮光圈会表示运用者。
除了确保射线的波动投射，我们还为远处物体添加了范围更大的代理碰撞器，有助于添加目的物面积，进步命中率。此外，我们还为代理碰撞器添加了逻辑顺序， 一旦目的射线击中远处物体的代理碰撞器，线渲染器会被直接吸附到物体的中心点。这一后果相当于切断目的物四周区域外的线渲染器，使得这些物体可以被准确命中。
在确定了选取的运作机制后，我们还要确定何时激活这个举措，由于一旦物体移至运用者双手可及之处，运用者就要从“选取形式”前往惯例的直接操作形式。
由于从手部发射射线击中远处目的的交互太过笼统化，我们思索用相关物理隐喻来指向这一举措。假如一个小孩想要去拿他够不着的东西，他会天性地张开五指伸手去抓来表达他的愿望。
于是我们决议用这一举措来激活选取形式。当你在间隔头部一定地位处张开五指，我们就开端向能够的目的物发射射线。
为了完成这一选取交互，我们还要一个确认指令，以确定悬浮物体就是我们想要选取的物体。我们再一次自创了小孩想抓取远处物体的做法，假如你对着悬浮物体弯曲手指做出一个抓取的举措，就能选中该物体。随着你手指持续弯曲，悬浮物体和它四周的高亮光圈会减少，模仿一种被握住的形态。当你的五指全部攥紧，物体就会回到原来的大小，高亮光圈的颜色也会变化，阐明选取成功。
2. 呼唤
如今，远处的物体已被选中，接上去，我们想让它移至可直接操作的范围内。我们又一次自创了理想生活中的手势。试想当我们想让某些物体接近时，我们通常会手掌朝上，疾速勾勾手指。
在选取举措的最初，我们五指攥紧，手掌朝向目的物。因而，我们决议呼唤举措的第一步是要保证手掌（在一定间隔内）朝上。一旦这个举措到位后，我们会让物体按手指弯曲度比例向手部挪动。一旦你的手指全部攥紧，你会发现目的物曾经到了你的手中，并处在被抓取的形态。
在测试阶段，我们还发现许多运用者在选取物体后，手臂蜷缩，手掌朝向目的物，手指攥成抓取举措，但是他们随后会把攥紧的拳头往回收来完成抓取，仿佛在把目的物往本人身上拉。而我们设置的激活呼唤举措是手掌朝上，并依据手指弯曲度呼唤物体，这一举措才把物体立刻呼唤至运用者手中。
将选取和呼唤指令合二为一会比两套分开的举措效率高很多，但分开的举措可以提升控制力。不过，我们的激活方式十分灵敏，这两种选取呼唤的举措可以并存，运用者可以本人决议他们想要的交互方式。
3. 抓握和交互
一旦物体到了你手中，一切额定的呼唤逻辑就生效了。如今，你曾经失掉了一个交互物体（InteractionObject）！你可以把它从左手传到右手，放在虚拟世界中某个地位，并停止交互（假如物体有 UI 组件）。只需物体处在运用者触手可及的范围内，它就不能被再次呼唤。
4. 归位
好了，如今你用完了这个东西，接上去该如何做呢？假如你抓住这个物体并蜷缩手臂 （超越以你头部地位为圆心的预设半径范围外），线渲染圈会呈现并给出物体前往原来地位的道路。一旦你在道路可见的状况下放开物体，物领会自动回到锚位。
总的来说，这一执行可以精确完成义务，且并不费力。它可以轻松地驱动整套根本呼唤流程，完成对单一静物的选取、呼唤和归位。但是，它缺乏物理感，过度依赖手势，且物体只能在规则的两个地位间依照既定道路挪动。
基于这个要素，该办法较合适在呼唤 UI 类非实体物，或当运用者物理挪动空间无限，需求精准的点对点呼唤的状况下运用。
实验二：赋予“意念力”
我们在第一个实验中成功经过既定道路呼唤并送回静态物，不过，我们还想进一步探究如何才干呼唤静态的物体。我们能否将物体发射到运用者所在的地位，让物体落在运用者手中或落在运用者直接操控范围内呢？这一实验的灵感来自于《星球大战》中的原力，《X 战警》中万磁王把枪从朋友手中抽回来的一幕，以及巫师相互解除诅咒等。
在这个实验中，可以被呼唤的物体是处于物理启动形态下的（physics-enabled）。也就是说，大少数状况下这些物体都在地上，而不像在架子上那样处于和我们视野平行的地位。为了让呼唤进程愈加轻松，我们决议改动下选取形式中的手势，也就是从手掌面向目的物张开这一姿态变成一种手掌张开，自然朝上，手指指向目的物的姿态。
为了迅速完成呼唤，我们决议把悬浮和选取举措合二为一。我们保存了原先的射线选取方式，只不过取消了选取手势。我们保存了弯曲手指的呼唤手势，运用者只需手掌向上张开并指向目的物，弯曲手指就能疾速选取并呼唤物体。
后来，我们想把运用者的手作为目的，让呼唤物自意向手部发射。虽然听起来很有意思，不过，让物体本人精准地落动手中，这离物理准绳有点远。为理解决这一成绩，我们把目的从你的手部偏移到了你的后方，并在物体中参加随机的巨大扭矩来模仿爆炸式发射。我们还在发射点参加冲击波和光点，并依照每个物体的当下速度停止发射，完成爆炸效果。
这样交互进程就被极大简化了，也就是说，你可以疾速延续呼唤不同物体，甚至在前一个物体尚未抵达时就呼唤下一个！
一旦你纯熟掌握这个身手，你可以对着正向你飞来的呼唤物停止再呼唤。
相比实验一的动画呼唤，实验二在静态连接性方面更为出色，愈加契合物理定律。这一交互进程也更为轻松，物理的附加变量也让这一呼唤进程更有乐趣。不过这一变化也存在一个小成绩，物体能够会忽然下降在你的触及范围之外，不过只需再呼唤一次，便可轻松处理这一成绩。虽然这类呼唤依然基于手势，却比之前的办法运用了更多的物理特性。
实验三：延伸臂！
我们第三个实验也是我们最初一个实验，这一次，我们尝试反过去看成绩。与其经过手势命令悠远的物体离开我们跟前，何不延伸手臂来抓取远处的物体呢。
这种想法需求向远处物体发射潜在的 “交互手 ”（InteractionHands），经过交互引擎（Interaction Engine）停止抓取。一旦运用者抓住物体后，就能对物体实行完全操控，不但可以把物体抓到手边，还能完成物体换位、释放等操作。
这种办法触及了一些神经迷信的概念，如身体图式和近体空间。我们的大脑经过处置收到的信号不时调整身体和身体各部位在空间中的姿态，以便我们在四周空间中采取立刻举动。当我们运用工具时，我们的身体图式失掉了扩展，把工具也包括在内，使得近体空间也相应外扩至工具可以触及的范围。当我们运用耙子或开车时，大脑会把这些工具当作我们身体的一局部。
图解来自 Sandra Blakeslee 和 Matthew Blakeslee 的结合著作《The Body Has a Mind of Its
Own》。
我们可以把身体图式看作一种顺应力很强的心智模型，随着模型的不时退化，它曾经顺应了人类运用的各种物理工具。因而，我们置信经过虚拟手腕来扩展我们的身体图式是最自然的方式。
对这次的实验来说，办法的中心理念是把我们双臂可触及范围重新映射成等比例缩小的投射空间，这样可以无效地把我们的手臂延伸到目的物所在的中央。这一次的交互分三局部：选取/悬浮、抓取以及握住。
1.选取/悬浮
在选取物体时，我们再次参照前两次实验的逻辑，让射线经过肩膀和手掌击中比目的物更大的代理碰撞器。一旦射线击中该代理碰撞器，我们向物体地位再射出一个新的蓝色手的图像和潜在的交互手（InteractionHand），交互手的物理碰撞器会完成真正的抓取举措。我们采用与前两个执行命令相似的吸附逻辑，当物体悬浮时，蓝色的发射手会吸附到物体后面一点的地位，并预备好抓取物体。
向远处物体的代理碰撞器发射射线，同时射出一只手，让手直接吸附在物体正后方地位，预备好抓取物体。
我们还思索了另一种替代方式，不需吸附就能让远处物体悬浮并射出一只绿手，同时，运用者可以完全保存对手的操控权。这种想法能让交互引擎（Leap Motion Interaction Engine）对远处物体完成全自在操控，如软接触等。
要完成这一举措，我们将双手可触及区域重新映射出一个预设的投射空间，这个投射空间范围大到足够将最远的物体都包括在内。一旦射线击中了物体的代理碰撞器，我们会将发射手送到空间内的相应地位，只需你的射线仍打在代理碰撞器上，发射手就能自在挪动。这一操作会在物体上发生气泡，用发射手就能完成物体的自在悬浮。
让远处物体自在悬浮可以完成对物体的软接触
这一举措听起来很有意思，但我们最初发现控制难度太大。普通状况下，虚拟物体的软接触交互需求一个顺应进程，由于对游戏引擎来说，双手是具有不可阻挠力气的固定物体。在缩小的投射空间里的停止手部操作会进一步加剧这一景象。发射手射出的间隔越远，你真实手部的巨大举措也会等比例缩小。很多时分我们只想让手接近远处的物体，却发现力气太大，反而把物体拍走了。经过一系列的测试后，我们保持了自在悬浮的方式，持续采用吸附悬浮的方式。
2. 抓取
对这个执行来说，抓取举措和用交互引擎抓取任何虚拟物体一样容易。我们曾经让蓝色发射手直接吸附在远处物体后方的地位上，就只剩下直接抓取这个举措了。一旦握住了物体，我们会进入下一个投射空间抓握行为（projective space held behavior），也是这次执行的中心。
3. 握住
一旦你抓取了远处的物体，你和物体之间的间隔就构成一个投射空间，你实践的触及区域也被重新映射缩小了。在这个投射空间中，你手部的运动弧线会对应构成发射手的运动弧线。
不过，假如你渐渐把手发出，你的投射空间范围也会停止静态调整。随着你真实手部和参考肩部地位的间隔减少为零，投射空间也会渐渐减少成你真实手部的可触及区域。
这样一来，随着你的手部渐渐回到离身体最近的地位，投射空间也会减少至你真实手部的可触及范围，此时，你的发射手和你的真实手部交融，你就能直接握住该物体。
虽然这种可以静态调整的投射空间抓握行为面前的逻辑听起来十分复杂，但在实践操作中，这一举措会让你觉得和伸手一样自然。
只需稍加练习，这对延伸臂用起来和双手一样自然，而且它还能扩展双手的触及范围。有了延伸臂，你可以抛掷物体、接住物体并互换物体地位，同时，这些举措会变得兴趣十足！
延伸臂就是这么神奇。你只需花几分钟顺应举措的激活形式，就能实在感遭到你的近体空间完全掩盖了整个区域。那些之前够不到的物体，你的发射手只需一秒就可以到它。相比之前两种执行方式，这一办法可以真正加强你的才能。随着技术开展把身体图式推向极致并为其注入真正的超才能，我们有理由等待更多新作品问世。
图片来自 Leap Motion、picturesby
雷锋网版权文章，未经受权制止转载。概况见。
