AR说丨硬件交互vs裸手交互，谁更胜一筹？

随着VR技术的不断革新，市面上的VR产品逐渐丰富。VR产品的核心就是围绕真实世界模拟虚构虚拟的世界，让人们可以足不出户，就可以感受到前所未有的沉浸式体验。虚拟现实的沉浸体验除了三维图像外，还有一个很重要的部分，那就是人与虚拟环境的互动，这又包括人体动作的融入，虚拟环境对人的动作产生的声音、光、力的反馈作用。今天ARinChina邀请到了广州幻境科技有限公司联合创始人&产品总监黄昌正先生来和我们聊一聊VR交互~

注：受访人承诺文中数据无误，为内容真实性负责。ARC作客观真实记录，已备份原始记录

ARC：VR手势动作捕捉方案：VR手柄 vs VR数据手套 vs 摄像头捕捉（裸手交互），能为我们比较一下以上三种方案的各自特点及利弊吗？

黄昌正：这三种方案都能完成在ＶＲ环境下的交互操作，实现人与虚拟环境的互动，它们所采用的技术完全不同，因此也具有各自的优缺点：

• VR手柄：
  

采用的是“按键（含触控）+惯性传感器”的方案，是传统游戏手柄的一种延续。为了体现VR当中的空间感，结合了6DoF的技术方案，目前主要采用光学定位和惯性融合的方式，达到绝对空间定位和连贯性（刷新率）的互补。

优点：技术方案相对简单，操作容易上手，具有一定的物理反馈。此方案的手势动作识别方法，是通过把手柄上的按键功能定义，映射到人手的具体某个动作上，例如靠近箱子，按住A键可以拿起来；

缺点：其一是所实现的手势动作行为缺乏连贯性，许多中间过程的动作无法足够自然的体现，即要么按下拿起，要么松手放下，通过ＶＲ内容模拟设计一个动作执行过程；其二是使用过程中需要抓握一个手柄，相当于手被捆绑束缚了，无法通过手再去执行其他的动作；其三，ＶＲ手柄自身不具备空间定位功能，在ＶＲ应用中对于要进行类似平移的运动，需要配合外部空间定位设备进行使用，比如HTC VIVE的手柄需要配合HTC VIVE的灯塔才能使用。

代表性产品：HTC VIVE 操控手柄、Oculus 手柄

• VR数据手套：

采用的是多传感器方案，一般做成穿戴式，使传感器能够覆盖所要捕捉的手势动作的所有关键位置，如手掌、每根手指等；

优点：通过覆盖手部所有关键位置的传感器来捕捉手势动作的整个过程，其能够真实还原人手自然的动作。同时由于采用的是传感器捕捉，因此其抗遮挡性和抗干扰性高，动作识别精度高。穿戴式的设计，则能够让人在ＶＲ环境中解放双手，不再需要握住手柄按键才能做出反应，普通人只需戴着手套，就能在VR当中做到如现实般正常生活时的手部动作。

缺点：虽然现实中的数据手套很多都加了震动或力反馈，一定程度上让体验者在ＶＲ中感受更为逼真，但想完全把实物操作的物理反馈体现出来，还有一定距离；其二，因为应用的传感器需要覆盖手的关键部位，会造成穿戴起来有一定的包裹感，这使得精简的穿戴设计上也是个挑战；其三，传感器的大量使用，研发生产成本相对较高；其四，惯性动捕数据手套虽然本身可以完成6DoF的应用需要，但目前在ＶＲ应用中，无法单独完成类似平移的运动捕捉，须配合外部空间定位设备进行使用。

代表性产品：Ｎull Ｔouch交互数据手套、5DTData Glove、Ｈandy手势交互套件、Manus VR数据手套

• 摄像头捕捉（裸手交互）：

此方案基本采用的是图像识别技术实现手势动作捕捉。

优点：裸手交互，无束缚，识别精度尚可，设备体积小。

缺点：光学视觉原理，无法解决遮挡情况的动作捕捉，有效识别区域狭小，图像处理及识别算法复杂度较高，导致所消耗的运算资源比较高。

代表性产品：Leap motion、微动Vidoo、uSensFINGO

ARC：有人说裸手交互是一个伪需求，您同意这样的说法吗？在您看来裸手交互在用户体验和反馈上存在什么样的问题？与裸手相比，硬件交互设备有哪些优势？

黄昌正：不敢苟同。现在的裸手交互在VR当中也能拥有很好的用户体验，是否是伪需求还要看用户直接的感受。就目前而言，裸手交互有着不错的发展趋势，但由于光学系统本身抗遮挡性差的固有特性，图像识别跟踪精度的限制，有效识别区域小，在VR应用中通常安装在头的前方，对视线范围内的局部区域进行捕捉，手一旦需要在身后做动作，便无法识别。缺失触觉反馈也是裸手交互在VR中的难题，用户会追求强烈而震撼的沉浸观感体验，相应的物理反馈，质感、冷热、力反馈都会是未来的发展趋势。硬件交互设备相对于裸手交互，其驾驭物理反馈的潜力更佳，以及测量方式的差异，硬件交互设备的功耗、数据量更低，使得硬件交互具有更广泛的应用前景。

ARC：市面上的VR数据手套不在少数，与其他产品相比，幻境NullTouch、Handy交互手套最大的特色或亮点是什么？

黄昌正：产品的特点或亮点，一定是以用户体验说话。过去业内常说惯性传感容易受磁场干扰、漂移严重，我们的产品经得住考验，在较强磁场环境下基本不影响手套功能，累积漂移几乎可以忽略。以及我们提供了便于使用的配套手势自定义软件，开发者可以用很低的学习成本迅速开发出想要的手势识别应用。这得益于我们对传感器技术和手势识别算法的多年研究。

Null Touch是我们第一款手势交互识别产品，在国内算是较早实现量产供货的VR数据手套。工业设计采用了符合人体工学的织物手套，具有交互动作识别精度高、PWM无极控制的交互反馈特色，可根据不同的应用场景反馈需求调节交互反馈强度，一条指令即可实现不同级别的触控体感反馈需要。同时设计出了现主流VR体验设备HTC VIVE的场景适配固定装置，解决了VR数据手套与第三方空间定位结合的痛点。

Handy是我们第二款手势交互套件，采用了高精度的全九轴传感器方案，结合自主研发的手部骨骼模型算法，解决了一般九轴传感器在进行动作捕捉时漂移严重的问题，抗电磁干扰性极好，可在较复杂的电磁环境下工作，工业设计采取了较为简洁的指环式穿戴设计，轻便灵活，科技感十足，有完善的设备管理软件和配套的VR 开发SDK，让用户能够快速接入自己的应用场景。

ARC：看到您公司硬件产品的涨价通知了，为什么VR元器件市场价格近年来一直在上涨？元器件涨价必然会导致您家产品成本上涨，这是否影响到公司产品的销售？

黄昌正：元器件市场价格上涨主要有几方面原因。一是原材料成本的上涨，陶瓷粉末价格上涨明显，电极金属尤其是铜，价格也持续上升，人力成本的上涨等基础因素的影响；另一个就是移动智能设备的需求快速发展需求猛增，导致占据主导市场地位的厂商产能无法满足市场需求，也是元器件涨价的主要因素之一；再就是环保要求逐渐提高等原因，也直接影响厂商的生产成本。综合来讲，主要是材料、需求、要求所形成的产业链环境变化，从而影响元器件市场价格持续上升。我们产品目前做的动作捕捉与识别的虚拟场景交互细分领域，随着市场需求的增长，总体来看，销售还是呈现稳健增长的，因为这块市场还处于快速发展增长期，所以在我们产品销售预期上还是积极乐观的。

ARC：VR硬件的局限（比如分辨率）是否会成为VR手部交互的障碍？手部交互还存在哪些技术上的不足？以您的观点，VR手部交互这双“虚拟的手”未来将会有哪些改进或发展？

黄昌正：VR硬件涉类繁多，各个方面都在VR系统中都有着举足轻重的地位。CPU性能、内存大小、显卡性能、VR头显分辨率、刷新率等这些确实都会影响VR体验效果。而对VR手部交互带来直接影响的，主要体现在交互设备的动作捕捉识别精度，设备与VR环境之间的数据刷新率等方面。现在的手部交互对真实触觉的模拟程度仍存在较大差距。在尚未成气候的虚拟现实产业环境下，手势识别的应用普及率仍有待提升，这也是未来这双“虚拟的手”需要攻克的，也是幻境需要着手研究和发展的方向。

END

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