什么是VR中的Locomotion?

Locomotion,本文中我称之为移位,是VR研究中最重要的话题之一。因为它属于VR中三大元老级操作(Selection选择,Manipulation操纵物体,Locomotion移位),其中,前两个操作是关于物体的,而Locomotion是关于玩家自己的 - 几乎所有的VR应用都避不开这三个操作,而这三个操纵几乎涵盖了所有的VR操作。今天就来解释一下,VR中的Locomotion指的是什么,它有哪些分类和技术。

Locomotion是什么?

Locomotion,用最简单的话解释就是“从一个位置移动到另一个位置”,在VR中,它的指的就是玩家在虚拟环境中从一个位置移动到另一个位置,其本质是玩家视角(viewpoint)的改变:从一个视角变换到另一个视角。Locomotion在中文里尚无一致的翻译,所以这里我暂把它译作“移位”。

虚拟3D环境(包括VR和屏显等)中的Locomotion有三种可能的目的:探索(exploration),搜索(search)和查看(maneuvering)。探索是没有具体目标的移动,其目的一般是搜集环境信息,或者简单的就是享受美景。它讲究一个在环境中移动的自由性,移动的速度要能随心所欲,并且需要能视察大范围的环境全景。搜索则是有一个具体的目标,要在环境中寻找到它。这就要求能够同时顾及远景近景,既能大范围视察,又能有足够的细节,在这中间做一个权衡。maneuvering并没有一个很准确对应的中文翻译,它其实表示的是相对于一个物体的视角控制,一般目的是为了从各个角度观察某个物体或者某个环境,所以我这里把它译作“查看”。比如你如果进入了一个陌生的房间,可能会四周看看,走两步,或者你看到了一个纪念碑,想要绕道正面去看看碑面上写的什么。这时候你不会进行很大范围的运动,但是你会进行很准确的视角控制。查看是三种目的中移动范围最小的,也是最精细的操作,它需要操作的稳定性和精确性。

Locomotion的分类

Locomotion既然是从一个视角变换到另一个视角,那么根据两点之间如何进行变换,可分为两种方式:点对点的移位(target based locomotion)和导航(navigation)。其中点对点移位是直接从一个点跳转到另一个目标点,最常见的例子就是Teleportation传送门,用户选择要去的位置,然后天光一闪,用户就被传送过去了。而导航则是有一个从出发点到目的地的路径。要想导航必须知道当前的方向(spatial orientation)。

很明显的,对于点对点位移,我们只需要知道目的地的空间位置(position)和玩家移位过去以后的朝向(orientation);而导航,除了位置和朝向以外,还需要控制中间的过程。这个多出来的中间过程包括了两个方面的工作:寻路(wayfinding)和视角控制(viewpoint motion control,也称travel)。

其中,寻路主要是一个脑力上的活动,包括了理解空间信息(spatial understanding,理解我的空间位置、我与环境的关系)和计划路径(path planning,选哪个路径走)。关于它有很多认知方面的研究(可见Darken et al., 2014)。设计一种移位方式时,不能违背这些认知的方面的原则。

视角控制就是作为设计师和开发者可控制的部分了。根据我们想要达到的目的,如何让用户操作控制自己的视角。其本质就是开放一个对视角的位置和朝向的控制接口。


McMahan, R., Kopper, R., & Bowman, D. (2014). Principles for Designing Effective 3D Interaction Techniques. In K. Hale & K. Stanney, Handbook of Virtual Environments (pp. 285–311). CRC Press. Retrieved from http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/b17360-16
Darken, R. P., & Peterson, B. (2014). Spatial orientation, wayfinding, and representation.
The VR Glossary, locomotion, http://www.vrglossary.org/glossary/locomotion/

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