手柄、手套和手勢實(shí)現(xiàn)手部VR交互

張道寧向記者介紹，利用VR手柄實(shí)現(xiàn)VR手部交互是當(dāng)前市場的主流，這種方式具備明顯優(yōu)勢。第一，VR手柄可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；第二，VR手柄成本較低；第三，VR手柄有較高的可靠性，人手部的每個(gè)動(dòng)作幾乎都可通過手柄實(shí)現(xiàn)交互；第四，VR手柄可通過振動(dòng)實(shí)現(xiàn)物理反饋，給予用戶一定的沉浸式體驗(yàn)。

張道寧指出，使用VR手套也是現(xiàn)階段VR領(lǐng)域比較重要的一種手部交互方式。VR手套上布滿傳感器，對人手部動(dòng)作的捕捉非常精細(xì)，同時(shí)也能夠給予用戶力反饋。當(dāng)用戶握住虛擬物體時(shí)，手套的系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建接觸對象的形狀，以確保用戶在接觸虛擬物體時(shí)也能有真實(shí)的觸感。在手指力方面，VR手套會(huì)在手指位置配備力傳感器，實(shí)現(xiàn)對不同握力和壓力的即時(shí)反饋。

那么目前我們有沒有可能在VR的世界中“解放雙手”，無需外部設(shè)備，裸手實(shí)現(xiàn)交互呢？對此，張道寧表示，現(xiàn)階段的裸手交互主要通過視覺、紅外和超聲波這三種方式實(shí)現(xiàn)，無需設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)VR交互，能給用戶帶來極大便利。

uSens凌感科技有限公司CEO何安莉告訴記者，裸手交互是通過計(jì)算機(jī)視覺實(shí)現(xiàn)的?！坝?jì)算機(jī)視覺就是模擬人的視覺，攝像頭模組就好像人的眼睛看周圍的一切，得到圖像。算法就像人的大腦處理眼睛攝取的圖像，以此告訴自己：‘我看到了手，手在做什么動(dòng)作?！焙伟怖?qū)τ浾哒f。

深圳岱仕科技有限公司的CEO谷逍馳則以Leap Motion推出的裸手交互引擎為例，向記者詳細(xì)介紹了裸手交互這種手部VR交互形式。谷逍馳表示，該引擎提供真實(shí)手部尺寸大小的全手追蹤與連續(xù)的手指彎曲跟蹤，且擁有較高的精度和自由度，包括手指展開的自由度和拇指的靈活度。

我們能通過觸摸實(shí)物來感受物體的形象和質(zhì)地，用手與現(xiàn)實(shí)世界交互。同樣，我們也能通過手與VR世界建立聯(lián)系，用手“觸碰”VR世界。張道寧告訴記者，當(dāng)前VR手柄已在游戲、教育、工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

谷逍馳也告訴記者，目前其公司推出的力反饋手套已應(yīng)用于飛行模擬、汽車裝配培訓(xùn)和康復(fù)訓(xùn)練等場景，以增加虛擬場景的沉浸感。

三種手部VR交互方式各有技術(shù)瓶頸

以手部交互為中心的VR設(shè)計(jì)存在巨大的可能性，手部交互也在VR世界中扮演著重要角色。但據(jù)目前已有的消息，我們的雙手在VR世界里能做的事情還比較有限。

谷逍馳向記者分析了目前通過VR手柄實(shí)現(xiàn)交互的難點(diǎn)。他指出，手柄路徑試圖將手指追蹤添加到硬件中，但硬件尺寸和所選的追蹤方式使其追蹤精度和力反饋能力受到限制。

以Valve公司生產(chǎn)的Knuckles（Index控制器）為例，他具體分析了VR手柄面臨的難題。盡管該產(chǎn)品是目前最完善的操控手柄，它的手指跟蹤仍受限制，只有不到30度的連續(xù)彎曲檢測，對于超過30度的手指彎曲幅度只能檢測為張開或握緊，并且只有有限的5個(gè)自由度，不能將大拇指的旋轉(zhuǎn)自由度和四根手指的展開自由度輸入到VR中。

VR數(shù)據(jù)手套是另一種精確手部追蹤的技術(shù)路徑。谷逍馳告訴記者，大多數(shù)VR手套使用基于彎曲傳感器或慣性測量單元（IMU）的解決方案，并根據(jù)使用的傳感器數(shù)量追蹤5～10自由度的手部運(yùn)動(dòng)，以捕捉連續(xù)的手指彎曲。然而，彎曲傳感器根據(jù)其物理形變來改變電阻會(huì)使其使用壽命受限，基于IMU的解決方案雖然沒有損耗，但其可靠性易受金屬、磁體和周圍磁場的影響，基于慣性的性質(zhì)會(huì)導(dǎo)致“數(shù)據(jù)漂移”，需頻繁地重新校準(zhǔn)。

張道寧也表示，目前VR手套很難實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，人手的大小不一導(dǎo)致VR手套不能被制作成通用工具，VR手套上裝載的大量電子元器件也會(huì)降低其延展性，使其不如普通手套那樣親膚和舒適。

針對如何完善VR數(shù)據(jù)手套的反饋系統(tǒng)、捕獲連續(xù)手指運(yùn)動(dòng)，谷逍馳的公司給出了相應(yīng)的解決方案，將力反饋添加到了便攜式手套中。他指出，外骨骼設(shè)計(jì)是VR人機(jī)交互革命的良好起點(diǎn)。機(jī)械外骨骼隨用戶手指一起運(yùn)動(dòng)，可將其運(yùn)動(dòng)傳至內(nèi)置角度傳感器，并在每個(gè)指尖產(chǎn)生力反饋。“它可以捕獲11自由度的手部運(yùn)動(dòng)，重建真實(shí)的手部模型。力反饋功能能在物理上組織用戶的手穿透虛擬物體，讓用戶感受其形狀、大小和剛度?！惫儒旭Y說。但同時(shí)，他也表示，費(fèi)勁穿戴VR數(shù)據(jù)手套會(huì)阻礙其易用性，真正能平衡各方面問題且易于使用的解決方案尚待挖掘。

在張道寧看來，裸手交互最明顯的劣勢是沒有真正適合或需要這種交互方式的場景。他指出，裸手交互無法適應(yīng)復(fù)雜的場景，但在相對簡單的場景中，人們更偏向于使用手柄這類準(zhǔn)確性和可靠性更高的設(shè)備。

何安莉還指出了目前阻礙所有電子產(chǎn)品發(fā)展的科技瓶頸—電池的蓄電能力和重量。“電池的蓄電能力和重量不僅阻礙了AR和VR的技術(shù)發(fā)展，也阻礙了所有電子產(chǎn)品的發(fā)展。期待材料科學(xué)的發(fā)展能讓眼鏡和頭顯越來越輕，蓄電時(shí)間越來越長?！焙伟怖蛘f。

手部VR交互有望拓展更多應(yīng)用場景

現(xiàn)階段，手部交互是VR世界中非常重要的一種交互方式。隨著5G和人工智能等技術(shù)的發(fā)展，在未來的VR世界，手部交互有望拓展更多應(yīng)用場景。

同時(shí)，袁鈺還指出，人工智能等技術(shù)的發(fā)展能夠推動(dòng)手部VR交互的進(jìn)步，“解放雙手”是實(shí)現(xiàn)VR大規(guī)模普及的必然趨勢?！傲己玫氖植縑R交互會(huì)提高用戶體驗(yàn)，加快產(chǎn)品普及，也會(huì)拓展更多應(yīng)用場景。目前VR主要應(yīng)用于游戲、視頻等消費(fèi)端，以及教育、醫(yī)療等企業(yè)端。隨著交互方式的改善，手部VR交互有望加快社交、制造、設(shè)計(jì)等多場景的拓展?！痹晫τ浾哒f。