自然交互界面在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用

杜 云 （清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院 北京 100000）

自然交互界面在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用

杜 云 （清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院 北京 100000）

本文通過對電子游戲交互方式的發(fā)展歷程進(jìn)行回顧，并對游戲發(fā)展過程與計(jì)算機(jī)交互界面發(fā)展的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，探討了電子游戲的交互形式在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的影響下走向回歸自然，更追求體驗(yàn)感的趨勢。進(jìn)一步提出自然用戶界面[1]在電子游戲應(yīng)用中的重要意義和優(yōu)勢，以及基于自然交互界面的游戲交互設(shè)計(jì)需注意的幾個(gè)方面。

自然交互；游戲設(shè)計(jì)；用戶界面

游戲自古就是人類生活中相當(dāng)重要的部分，它幫助人們強(qiáng)健身體、開發(fā)智力。在漫長的歲月中，世界各地的人們發(fā)明出數(shù)以萬計(jì)的游戲形式，它們大致可分為兩類：桌面游戲（Table Game) 和場地游戲（Lawn Games)，圖1中的場景即為至今仍很受歡迎的網(wǎng)球游戲。

傳統(tǒng)游戲大致包含3個(gè)特點(diǎn)：1.多人參與，不論是棋牌類游戲還是肢體游戲，大多由二至多人參與，合作或?qū)模?.同時(shí)性，參與游戲的人需要在同一時(shí)間同一地點(diǎn)一起進(jìn)行游戲；3.直接接觸，參與人使用道具或作用于人，不需要語義轉(zhuǎn)化。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電腦的出現(xiàn)使電子游戲逐漸滲透到人們的生活中。而游戲的人機(jī)交互形式往往比應(yīng)用類產(chǎn)品先走一步。從1946年第一臺電子計(jì)算機(jī)問世，便開啟了人機(jī)交互（Human-Computer Interface）的時(shí)代。從由指示燈和機(jī)械開關(guān)組成的機(jī)械操作界面演變到由終端和鍵盤組成的字符作業(yè)控制語言及交互命令語言界面（Character User Interface, CUI）用了11年，直到1957年IBM公司推出FORTRAN機(jī)器語言[2]。圖形用戶界面（Graphic User Interface, GUI）最早出現(xiàn)在十九世紀(jì)70年代，由美國Xerox公司的Palo Alto研究中心研究員Alan Kay提出了Smalltalk面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等思想，并發(fā)明了重疊式多窗口系統(tǒng)[3]，見圖2。

真正商用是1980年 Three Rivers公司推出Perq圖形工作站開始的。而早在1962年麻省理工學(xué)院開發(fā)的世界上第一個(gè)電子游戲《太空大戰(zhàn)》（Space War）已完全采用圖形用戶操作界面，見圖3。這是一款兩人對戰(zhàn)游戲，而當(dāng)時(shí)做對戰(zhàn)的原因只是因?yàn)樗染幊套鲭娔XAI角色容易很多。

圖2

圖3

圖4

如果說《太空大戰(zhàn)》只是學(xué)術(shù)研究，那么真正意義上商業(yè)化的電子游戲則是十年后雅達(dá)利（Atari）公司的《Pong》，見圖4，它開創(chuàng)了電子游戲商業(yè)化的先河。《Pong》通過兩個(gè)操縱桿的上下晃動(dòng)來控制“球拍”的移動(dòng)，將屏幕中到處反彈的光斑彈到對方那邊，接不到則失分。就是這樣一款簡單的游戲獲得了巨額的財(cái)富。

之后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、個(gè)人電腦的普及，使用鼠標(biāo)、鍵盤控制的游戲漸漸代替了純機(jī)械操作的街機(jī)、手柄游戲的主流位置。世界上第一款在市場上獲得巨大成功的PC圖形動(dòng)作冒險(xiǎn)游戲《波斯王子》是由Broderbund公司在1989年根據(jù)阿拉伯民族的古老傳說《一千零一夜》在APPLE平臺上制作的，它代表了當(dāng)時(shí)電腦技術(shù)的最高水平。

電子游戲經(jīng)過幾十年發(fā)展，最明顯的趨勢就是“自然化交互方式”的轉(zhuǎn)變。一方面隨著電腦的移動(dòng)化程度提高，平板電腦、手機(jī)成為游戲的“新戰(zhàn)場”，通過多點(diǎn)觸摸代替鼠標(biāo)點(diǎn)選、語音輸入、重力加速感應(yīng)以及震動(dòng)等反饋機(jī)制，使游戲的操作更加自然直接；另一方面wii的出現(xiàn)顛覆了“手柄”模式的操作，玩家只需要手拿著控制器在屏幕中指向和揮動(dòng)即可完成復(fù)雜的操作。而Kinect則徹底拋棄了控制器，實(shí)現(xiàn)了通過全身動(dòng)作的變化操作游戲。游戲的操作方式逐漸回歸到傳統(tǒng)游戲方式中，而在游戲內(nèi)容方面提供了更多可能。

自然交互界面相對于單純的圖形交互界面在游戲應(yīng)用中具有諸多優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

首先，自然交互界面使人操作計(jì)算機(jī)的方式更接近于日常自然交流，大大降低了學(xué)習(xí)成本。

例如記住字母按鍵在鍵盤中的位置，在圖形交互界面中記住“按鈕”和普通圖片的區(qū)別、什么樣的文字是超鏈接，以及右鍵點(diǎn)擊鼠標(biāo)會出現(xiàn)選項(xiàng)菜單等都需要一定的認(rèn)知轉(zhuǎn)化過程，而自然交互界面往往采用日常交流中經(jīng)常用到的方式，例如手勢、說話等，減輕記憶和認(rèn)知轉(zhuǎn)化的負(fù)擔(dān)，使人與計(jì)算機(jī)的交流更加流暢。

在游戲中，自然交互界面避免了將游戲動(dòng)作轉(zhuǎn)化為各種按鍵而產(chǎn)生的困惑，例如使用操作手柄時(shí)做一個(gè)抓取挪動(dòng)動(dòng)作需要先使用方向按鍵將光標(biāo)移動(dòng)到相應(yīng)位置，按下定義為“抓取”的按鈕，再使用方向按鍵將光標(biāo)移到目標(biāo)位置按下“松開”按鈕；使用鼠標(biāo)時(shí)也需要握著鼠標(biāo)在桌面劃動(dòng)使屏幕中的光標(biāo)移到相應(yīng)位置按下鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)使光標(biāo)移到目標(biāo)位置放開左鍵；而使用自然交互方式中的手勢識別卻只需要將手放到需要移動(dòng)的物體前做“抓取”的動(dòng)作，移到目標(biāo)位置“放開”即可。

其次，豐富的輸入方式不但提供了更多操作的可能，而且增加游戲趣味性、增強(qiáng)游戲玩家的參與感。

自然交互界面是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。它包括多點(diǎn)觸摸（MultiTouch） 、體感手勢識別（Gesture Recognition）、語音識別（Voice Recognition）、重力加速感應(yīng)（Gravity Acceleration ）、腦電波識別（Brain-Computer Interface）[4]等多種技術(shù)形式。

將這些新技術(shù)應(yīng)用到游戲領(lǐng)域改變了單一的操作方式，給玩家更多發(fā)揮的空間。例如之前玩舞蹈類游戲，玩家只能通過按鍵盤的上下左右四鍵來控制角色的動(dòng)作，幾乎沒有“參與性”可言；之后可以通過購買跳舞毯連接電腦，用腳踩跳舞毯上的4個(gè)箭頭實(shí)現(xiàn)控制，玩家已可以真正通過“跳舞”來參與游戲了，但玩家卻無法真正關(guān)注到舞蹈動(dòng)作，只是踩對箭頭；帶有紅外感應(yīng)的“手舞足蹈”跳舞機(jī)出現(xiàn)之后很大程度上調(diào)動(dòng)了玩家的雙手；Kinect推出舞蹈游戲之后，通過攝像頭直接拍攝玩家的動(dòng)作，玩家需要在音樂節(jié)點(diǎn)時(shí)卡上規(guī)定的姿勢，這不但保持了本身的游戲性，更大大增強(qiáng)了玩家的參與感。

再次，多種輸出形式以及高質(zhì)量的反饋機(jī)制提供了更加真實(shí)、多維度的感官體驗(yàn)。

例如3D場景、佩戴式3D眼睛中顯示的浸入式場景為玩家提供了“身臨其境”的感覺，游戲體驗(yàn)更加真實(shí)；大尺寸屏幕或投影、立體聲取代了曾經(jīng)的21寸電視機(jī)使感官得到更強(qiáng)烈的震撼效果；最重要的時(shí)高精度的識別反饋機(jī)制，例如強(qiáng)大的運(yùn)算能力能夠快速準(zhǔn)確的識別語音并給予及時(shí)恰當(dāng)?shù)姆答仯謩莶僮鲿r(shí)即使不能真實(shí)的拿到某個(gè)物體，屏幕中的虛擬物體也會牢牢的被“掌握”，體感識別能在屏幕中實(shí)時(shí)看到自己的動(dòng)作與游戲角色間的強(qiáng)烈聯(lián)系等。

作為交互設(shè)計(jì)師，我們不但要充分發(fā)揮自然交互界面的優(yōu)勢，同時(shí)需要著重注意游戲自然交互界面設(shè)計(jì)過程中如下幾個(gè)問題：

第一，保護(hù)游戲玩家的操控感

游戲交互界面必須確保玩家的操作行為及結(jié)果與現(xiàn)實(shí)世界匹配。 例如當(dāng)用戶在空中放下一個(gè)虛擬物品時(shí)，如果不是在太空類的失重環(huán)境下，它應(yīng)該向地心引力所吸引的方向移動(dòng)，如果物品沒有受到任何力的吸引而向其他方向移動(dòng)的話，則違背了現(xiàn)實(shí)世界的規(guī)律，與玩家的認(rèn)知產(chǎn)生分歧，那么必定造成困擾影響操控感。

及時(shí)、準(zhǔn)確的反饋對于操控感來講同樣重要，例如玩家對目標(biāo)角色說了一句話，其沒有任何反應(yīng)、延遲反應(yīng)或者錯(cuò)誤反應(yīng)，玩家會產(chǎn)生挫敗感，次數(shù)多了之后玩家便會選擇拒絕嘗試。因此在設(shè)計(jì)交互界面時(shí)應(yīng)盡量避免使用戶產(chǎn)生挫敗感的情況出現(xiàn)。

第二，減輕游戲玩家的記憶負(fù)擔(dān)

過多的操作方式、語義容易造成玩家的記憶負(fù)擔(dān)。例如Ipad文檔編輯軟件中微調(diào)元素的操作方式是“用一根手指碰觸并按住一個(gè)對象，然后用另一根手指在你想要的方向上敲擊即可”。這是一個(gè)生活中很難見到的復(fù)雜手勢，逼迫用戶記憶繁縟、不自然的操作方式恰恰違背了自然交互界面降低學(xué)習(xí)成本的特點(diǎn)。另外讓用戶迷惑哪些動(dòng)作可以用，哪些不可以用也是一種記憶負(fù)擔(dān)，例如Android手機(jī)用手指長按屏幕有時(shí)可以激活選項(xiàng)菜單，而有的時(shí)候不可以，這就使用戶產(chǎn)生迷惑，逼迫用戶做情景記憶。

第三，避免過于繁雜的配件

自然交互技術(shù)發(fā)明至今已有幾十年了，但至今仍未被廣泛應(yīng)用的很重要一個(gè)原因是往往需要跟多硬件附件作為輔助，甚至需要用戶專門佩戴特定的“裝備”，例如前幾年轟動(dòng)整個(gè)人機(jī)交互領(lǐng)域的“第六感”（見圖5）需要在身上掛一個(gè)奇怪的裝置才可使用，很多手勢識別需要戴手套，腦電波識別需要在腦袋上戴個(gè)連了好多線的帽子等，注定了它們只是實(shí)驗(yàn)室里“高新技術(shù)”的產(chǎn)物。微軟的Kinect之所以獲得商業(yè)上的巨大成功，恰是因?yàn)槠鋽[脫了所有可能裝置在玩家身上的配件，任其自由掌控。作為游戲設(shè)計(jì)師，我們要盡量避免過于追求硬件的多樣化，而要更多的考慮怎樣把高明的技術(shù)隱藏在有意義的交互行為之后。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程中，游戲的界面以及操作方式一直先進(jìn)于應(yīng)用工具，因此研究游戲的交互方式對于未來用戶交互界面有著十分深遠(yuǎn)的意義。時(shí)至今日游戲的交互方式已回歸到自然的狀態(tài)，相信不久的將來人機(jī)交互的形式會更加優(yōu)化，自然交互界面是未來發(fā)展的趨勢，人類終將擺脫蜷縮在電腦屏幕前工作的狀態(tài)。作為設(shè)計(jì)師，我們應(yīng)最大限度的發(fā)揮自然交互界面的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)出更加友好、易用、人性化的交互界面。

圖5

注釋：

[1](美)Jennifer Preece.Yvonne Rogers .Helen Sharp:《交互設(shè)計(jì)——超越人機(jī)交互》,劉曉暉、張景等 譯,電子工業(yè)出版社,北京, 2003。

[2]Allen, F.E."A History of Language Processor Technology in IBM".IBM Journal of Research and Development (IBM) 25 (5), September 1981.

[3]Brad A.Myers.“A brief history of human-computer interaction technology”.Interactions Volume 5 Issue 2, March/April 1998.

[4]Vidal, JJ."Toward direct brain-computer communication".Annual review of biophysics and bioengineering, 1973.