電子游戲人機交互設計研究

摘 要：本文通過研究人機交互及電子游戲人機交互的發展，從交互產品形式、反饋機制、交互界面、游戲過程4個角度，舉例并分析電子游戲人機交互特點，同時總結與展望電子游戲人機交互研究的未來發展。

關鍵詞：交互設計;游戲設計;交互界面;人機交互

0 引言

回顧電子游戲的發展，就是人機交互發展的具體體現。電子游戲產生至今已有超過半個世紀的歷史，如今世界部分國家將其視為新興產業并加以重視。電子游戲人機交互設計作為交互設計的方向之一，是一種講故事的方式，目的在于通過設計合適的“場景”、運用合適的“手段”、合理地組織“人”及其“行為”，從而滿足用戶的體驗需求。[1]研究電子游戲人機交互發展，可以洞察人機交互設計的趨勢，從而改善用戶的游戲體驗，促進電子游戲行業發展。

1 人機交互發展

人機交互是一門研究系統與用戶之間互動關系的學科。人類在發展計算機的過程中，不斷提升其基礎性能，與此同時，產生了交互方面的新機遇。在不同階段，人機交互的變化不僅是“界面”層次的變化，而且包括交互設備及交互方式的創新。回顧歷史，人機交互發展過程可以明顯分為以下5個階段。

第一，原始人機交互階段。工程師操作巨型計算機，將編寫好的二進制代碼印制在紙帶上，再將紙帶插入機器。但是巨型計算機無法保證信息傳輸的相對穩定與瞬時性，需要運行數天且極易產生故障。

第二，命令行界面階段。隨著計算機技術迭代、顯示屏幕的應用，程序員可以使用鍵盤輸入指令來進行相應操作。這種命令行界面的設計，來源于自然世界中的溝通方式，也就是從對話形式演變而來。人類首次將自然交互方式加以變化，并應用到計算機中，至今仍然適用。

第三，圖形用戶界面GUI階段。伴隨著Xerox 8010 Star的面世，人類正式進入圖形人機交互階段，其核心理念就是盡可能地模仿現實世界中辦公的樣式，以便用戶直觀使用。圖形用戶界面一直延續至今，主要特點是隱喻桌面操作、WIMP界面、直接操作和“所見即所得”的設計理念。[2]圖形界面直接降低了人機交互難度，更多的用戶得以從中受益。

第四，互聯網的普及階段。計算機逐步脫離個體空間、建筑內獨立使用的狀態，人們可以不受空間限制地獲取信息。Web技術推動交互設計發展，優秀交互設計的代表如Google、YouTube，在用戶日益增長的情況下，將網站體驗目標指向標準化，強調簡潔自明，在有限的資源下為用戶提供高效服務。

第五，多元、物聯互通、多場景的智能人機交互階段。摩爾定律臨近終結，互聯網發展到移動互聯網階段，混合現實落地，人機交互逐步向超越自然的交互方式靠近。

人機交互發展至今，形成了系統化、多元化、黑盒化的特點，交互種類分為自然交互與非自然交互，技術創新促進人機交互與產品設計融合，從而產生新的產品，電子游戲正是其中的一部分。

2 電子游戲人機交互發展特點

游戲設計者需要通過卓越的設備和構架技術以及引人入勝的故事，混合敘事形式，從而使用戶能夠沉浸式參與。[3]電子游戲人機交互，體現在其交互對象、途徑、手段方面。用戶使用設備與游戲互動時，交互的方式及程度均影響玩家的心理狀態及最終游戲體驗。電子游戲發展至今，從街機到移動設備，玩家已經可以通過不同平臺體驗相同的游戲內容，擺脫了空間和時間的約束。

2.1 游戲設備形式的設計變化

游戲設備的形式，起源于工業產品，經過多年的設計迭代與其他學科技術的引用，形成獨特的產品語義。世界上第一款商業電子游戲機Computer Space，是由Nolan Bushnell、Ted Dabney于1971年設計完成的，其游戲內容是太空飛船競技。在設計其操作方式時，設計師從早期工業設備上得到靈感，將機械裝置上的按鈕應用在游戲機上。當人們站在游戲機前，觀察到面前的“操作面板”時，可以聯想到生活中使用過的電器或工業設備，從而自然地進行“旋轉”或“按壓”操作，用戶能快速理解產品語義。任天堂Handheld Consoles系列的Game Boy，將機械按鍵與黑白圖形界面結合，如Walkman般將游戲機縮小到可以隨身攜帶。微軟公司的Xbox引入空間技術Kinect，讓用戶可以憑借語音或手勢來操作游戲，用戶可以在不接觸物理控制器的情況下進行人機交互。2018年任天堂發行具有跨時代意義的游戲工具——瓦楞紙Labo，喚起大量玩家年幼時玩弄紙模的美好回憶。用戶可以將Labo與游戲機控制器組合成“道具”，此時用戶仿佛將游戲中的“道具”拖出屏幕外來操作，從而更加生動地體驗游戲。

2.2 反饋機制的設計變化

用戶在參加游戲活動時，通過設備傳輸指令，機器給予實時反饋，在反復的交互行為下，用戶沉浸其中。電子游戲人機交互反饋機制，從早期單一模擬接近自然的反饋機制，向多維度多層次并存的自然反饋機制趨勢發展。1972年，雅利達的工程師Allan Alcorn設計出一款名為《PANG》的模擬乒乓球競賽的街機游戲，首次將模擬聲效引入人機交互。用戶在玩游戲時能夠聽見從音箱中傳出的比賽氛圍聲，對當時的用戶來說這一體驗是無比震撼的。索尼于1997年發布的DualShock 1代手柄中加入了震動馬達，玩家在游戲中能通過手柄傳遞的震動感受游戲反饋的信息，包括重要的提示及場景氛圍的渲染。例如玩家在游戲中遭遇戰斗場景時，實時反饋的震動將給予玩家身臨其境的感受。隨著壓力感應技術的增強，如今玩家能夠感受到更為生動且層次豐富的交互體驗。

2.3 圖形界面的設計變化

用戶所使用的軟件界面，即交互所在的“場”，負責信息的傳遞與展示。游戲的圖形界面代表了游戲方式對玩家的價值，并通過玩家的游戲行為來調節玩家的價值表達。[4]游戲開發者在選擇游戲界面形式時，需要考慮自身游戲特點與玩家的心智模型是否契合。目前游戲圖形界面設計目標，即為玩家展示接近視網膜所感知的真實世界的場景，給人身臨其境的體驗感。多平臺設備因其自身特點，需要在有限的空間展示游戲信息，需要合理調整信息架構，這樣用戶獲取信息時就能更加快速準確，不會干擾游戲體驗。由任天堂公司出品的游戲掌機DS，其設計顯示屏幕為可觸摸及雙屏幕規格，游戲信息可以在兩塊屏幕上共同展示以支持游戲互動。HTC Vive配合自家的Room-Scale技術，通過傳感器將房間變成與實際物理空間大小相當的三維空間，用戶在虛擬世界中可以自然地觀察，四處走動，感受沉浸式的環境體驗，并使用帶有運動跟蹤功能的控制器來生動地操縱物體。運用VR技術，用戶能夠通過更為廣闊的界面體驗游戲世界，同時配合多通道信息傳遞，最大限度地渲染“真實”的人造世界。

2.4 游戲過程交互的設計變化

游戲過程交互指玩家在游戲過程中體驗游戲情節，通過一系列交互行為，逐步深入體驗游戲內容的過程。交互性體現在電子游戲的多個方面，貫穿整個游戲過程。[5]從早期模擬競技或打怪通關的游戲劇情，到如今《底特律變人》中玩家可以自由選擇發展、導致不同結局走向的電影式游戲，電子游戲已經分為如線性、非線性、沙盒、參與式這些過程交互的種類。電子游戲人機交互的底層技術架構發展至今，游戲廠商可以在以上幾種游戲類型的基礎上，制作出更精彩的作品。電子游戲人機交互將向電影化及更真實化發展。2019年1月，NVIDIA公司發布帶有光線追蹤技術的Rtx系列顯卡，正式宣告游戲內能夠實時渲染與真實世界相同的“人造光”。如此可見，未來游戲進程中，游戲設計方可以更加自由地設計如同電影般的游戲過程，免去制作CG或真人實拍的過場動畫，游戲沉浸感將進一步增強。相對線性固定的游戲方式，未來的玩家可能會有越來越多自由發揮的空間，游戲過程交互將更加自由。

3 電子游戲人機交互研究趨勢

伴隨5G信息技術的商用普及，未來生活中人機交互將在交通、住宅、醫療、通訊、娛樂等領域進一步發展。同時需考慮資源消耗及設計對象的人群細分，合理設計電子游戲交互，以滿足不同的游戲人群。第一，人機交互與電子游戲的發展相輔相成。通過在游戲領域試驗新的交互體驗方式，從而促進人機交互發展。第二，電子游戲人機交互的范圍拓展，交互設計從單純技術層次的實踐應用，轉變成對社會、人文、環境的關懷。[6]目前國內外的設計組織、高校均在探索通過電子游戲跨界融合其他領域，例如結合醫療行業，輔助對病患的治療。第三，增強現實對電子游戲體驗的提升。時至今日，增強現實仍然局限在用戶手中的移動設備中。未來，通過打破“場”的“界限”，電子游戲可能突破這些“場”，減少場景對游戲體驗的約束，或者利用當前所處的場景來體驗相契合的游戲。第四，云游戲體驗模式的引用，電子游戲交互方式將向輕量化、標準化發展。云游戲為用戶帶來便捷的娛樂方式，但同時由于跨平臺體驗游戲，如移動端體驗主機游戲，必然帶來交互體驗上的不便，需要游戲設計方重新優化人機交互方式。

電子游戲人機交互發展至今，設計師可以通過更為先進的設備創造更為有趣的游戲體驗，同時產生了潛在的負面影響。真實世界與虛擬游戲世界是否應該遵守相同秩序與規則？游戲對玩家身心產生正負影響是否平衡？顯然，游戲傳遞價值是內核，產品是傳達內容的基石，二者合力成為玩家游戲體驗的主要內容。[7]游戲本質是講述內容，如何講好內容、講給適宜的“聽眾”，這些是電子游戲行業必須一直思考的。

4 結語

電子游戲人機交互在短短幾十年的發展過程中，其核心就是遵循人類最自然的交互方式。同時非自然交互方式將以其價值繼續存在，適應不同任務及場景。未來隨著電子游戲交互設計與人機交互的研究廣度、研究深度的增加，電子游戲領域將獲得進一步發展，人們能夠享受電子游戲帶來的體驗變化。

參考文獻：

[1] 辛向陽.交互設計：從物理邏輯到行為邏輯[J].裝飾，2015（01）：58-62.

[2] 董士海.人機交互的進展及面臨的挑戰[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2004（01）：1-13.

[3] Michele D . Dickey . Game Design Narrative for Learning：Appropriating Adventure Game Design Narrative Devices and Techniques for the Design of Interactive Learning Environments[J]. Educational Technology Research and Development，2006，54（3）.

[4] Pippin Barr，James Noble，Robert Biddle . Video game values： Human–computer interaction and games[J]. Interacting with Computers，2006，19（2）.

[5] 劉卓.電子游戲的娛樂體驗與交互設計[D].江南大學，2008.

[6] 陳志剛，魯曉波.大數據背景下信息與交互設計的變革和發展[J].包裝工程，2015，36（08）：6-9.

[7] 莫然.新興交互方式對電子游戲體驗的影響及應用研究[D].江南大學，2012.

作者簡介：李宣翰（1996—），男，遼寧鳳城人，北京交通大學建筑與藝術學院2018級工業設計工程專業碩士研究生在讀，從事工業設計理論及交互設計研究。