基于隱喻的虛擬現實交互界面設計研究

謝巧明 吳聞宇

摘要：虛擬現實技術的誕生豐富了人們的娛樂生活，隨著大眾數字消費力量的提升，對虛擬現實有更高的沉浸式體驗追求，但由于技術的限制，目前的虛擬現實交互界面很多還停留在窗口式界面設計范式。本文分析了虛擬現實中交互界面的隱喻方法和基于隱喻的設計范式，通過案例探討了如何通過隱喻達到完全沉浸感體驗的設計方法。

關鍵詞：隱喻;虛擬現實;交互界面;無敵破壞王2

中圖分類號：J524 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）03-0137-02

近幾年，虛擬現實這個詞引起了很多關注，令人印象深刻的技術創造和意想不到的數字消費力量是這個場景的主要原因之一。虛擬現實的出現給人機交互界面設計帶來了一次挑戰，傳統的基于窗口隱喻的二維圖形界面不再直接適用于虛擬現實應用。但不論體驗的內容和形式如何變幻，人類所面對的和經歷的都是基于現實生活或與物理時空無法分隔的一種現實體驗[1]。因此，基于真實世界的隱喻是虛擬現實交互界面設計的基本方法。

1 虛擬現實交互界面設計的隱喻方法

隱喻是人類認知和情感化表達的一種方式，也是人機交互界面的一種重要設計方法。從語言學角度，隱喻是由一種事物暗示另一種事物，有喻體和本體。而實質上，隱喻是一種認知轉換方式，通過已有的感知、體驗來想象、理解另一種事物，降低用戶的認知負荷。文章通過對現有虛擬現實隱喻系統進行總結分析，分成以下四種喻體類型。

1.1 基于物理空間的隱喻

物理空間是常見的喻體類型之一，其中又包括空間和自然空間。生活空間包合有限的封閉空間，如客廳、臥室，也包合無限的開放空間，如城市。自然空間指非人造的自然環境，例如山川大海、森林原野。物理空間隱喻是使用得為廣泛的虛擬現實可視化方法，近似于仿真空間，將人類在真實生活中的環境建模加工在虛擬環境中展現，通過對視覺元素在物理空間的分布和組合表達信息的重要程度和關聯性。

1.2 基于生活用品的隱喻

生活用品也是生活空間的一個組成部分，根據本體和喻體的關系可以將生活用品隱喻分為形態隱喻和功能隱喻。形態隱喻將具象化的生活物品提取成為抽象的視覺元素可以更加直觀有序地表達界面信息，例如，瀏覽器的標簽頁隱喻了在日常生活中記事本的標記方式。功能隱喻提取人們常見的物品的功能屬性運用到相似屬性的界面元素中，例如，用垃圾桶表達刪除或刪除的信息集合。

1.3 基于自然生物的隱喻

空間界面具有時空屬性，是一系列信息的時間和空間的變化。而在真實世界中，自然生物會隨著時間產生一系列有規律變化。因此自然生物常常被用來展示有邏輯性的信息狀態變化。

1.4 擬人化隱喻

擬人化的隱喻設計是一種特別的設計方法，信息可以通過虛擬人物進行交流，用語音、表情、動作手勢等方式表現。擬人化設計承擔了人機界面信息傳遞的媒介功能，可以更好地詮釋界面的溝通功能，提高溝通效率。相比二維界面，虛擬現實的三維空間界面更適合擬人化的隱喻手法。虛擬人可以起到形象化的引導、提示、幫助的功能。相比于其他表現方法，擬人化的設計更加生動靈活。

2 基于隱喻的虛擬現實界面設計范式

Jacob[2]提出了RBI（基于真實世界交互）框架的真實世界隱喻方法。二維界面基于窗口隱喻的Post-WIMP用戶界面就是基于此框架設計。WIMP是由窗口（Windows）、圖標（Icons）、菜單（Menus）、指針（Pointer）四大基礎組件構成。窗口是承載信息的平臺，菜單是用戶執行命令的載體，指針是人機交互的手段。WIMP在虛擬現實的三維空間界面中使用時有以下問題：鼠標——鍵盤——觸控板限制了交互方式，在空間界面中不再適用;WIMP不能利用人的其他感官通道去處理任務和操作;限制了用戶的空間感知和情境感知，削弱了沉浸感;WIMP不包合空間任務的處理。因此，WIMP范式不再適用于虛擬現實交互界面的設計。

2.1 三維用戶界面SWMG交互范式

張丹潔[3]提出了三維用戶界面SWMG交互范式。在SWMG范式中，S（Limited-Scenario）承載了信息平臺，W（3D-Widget）代表信息和信息集，同時也作為三維Icon和Button，M（Menu）代表不能直接操縱的任務集，G（Gesture）代表手勢交互。SWMG是基于真實世界的隱喻，將三維界面理解為有限情境下的空間，但同時也采用了菜單的概念，只是表現形式不再統一。除此之外，手勢交互也并不完全是空間界面交互的唯一方式。

2.2 虛擬現實用戶界面SOMM范式

李太然[4]基于RBI框架提出了SOMM范式。情境空間（S-situation）作為承載信息的平臺，三維對象（O-3D objects）是信息和信息集的標識，菜單（M-menus）是用戶執行命令的載體，多通道交互（M-multimodal interaction）是人機交互手段。相較于WIMP，SOMM更適合虛擬環境的設計范式，但也有一些局限性，信息和信息集標志不僅僅是三維對象，也包合一維，二維以及各種維度信息的相互組合。

SWMG和SOMM范式都在隱喻的基礎上對虛擬現實交互界面有了進一步的探索，都將情境空間作為了承載信息的平臺，菜單作為了任務集，但對信息集和交互方式有不一樣的理解。它們為虛擬現實交互界面提供了設計框架，但還需繼續進行每個組件的可視化研究以及交互方式的研究，才能得到相對完整和全面的設計范式。

3 虛似現實交互界面的隱喻設計案例分析

電影《無敵破壞王2》，如圖1，講述了兩個游戲廳里的單機像素級游戲人物經過一系列意外闖入互聯網世界的故事，里面所有場景均為虛擬的，創作者通過藝術手法將互聯網數據的世界立體形象化。電影中的世界在真實物理世界的映射基礎上，添加了很多魔法和藝術效果，不僅向我們展示了虛擬現實環境中的信息可視化方式，也充滿了故事性和時空體驗性。雖然是動畫片電影，但卻是理想的虛擬現實環境，從中可以得出很多虛擬現實界面隱喻的啟發，所以文章選此電影作為了案例研究對象。

3.1 基于物理空間隱喻的菜單形式

電影中互聯網的應用在虛擬場景中都變成了風格迥異的具象的建筑，從Amazon到QQ，應有盡有。建筑的大小象征著應用的用戶數量，建筑風格跟應用的功能屬性相關聯。應用之間的切換不再是窗口的打開和關閉，而是空間場景的切換，建筑和建筑之間的一條條光線軌道承載著運輸用戶的功能。當用戶選擇去往其他應用時，就會原地形成一輛運載的工具，帶用戶去向另一個應用場景，運輸速度象征著網速和計算機運行速度。

3.2 擬人化隱喻的應用

因為是動畫片，所以場景中用到了很多擬人的隱喻方法，將NPC、互聯網拍賣、病毒、搜索、廣告彈窗等做了擬人化處理，整個故事情節也因此顯得生動有趣起來。

1）擬人的搜索引擎。電影中主角在想要了解互聯網中的賺錢方法時來到了一家名為konwsmore的圖書館，大大的搜索圖標暗示著這就是現有二維界面的搜索框。柜臺下面有一條長長的顯示屏，圖書館管理員通過用戶的語音詢問知道了搜索問題是什么，然后將搜索結果顯示在顯示屏上，用戶觸摸顯示屏獲得自己想要的結果，坐上了前往下一個應用的轉場車。

2）擬人的彈窗形式。電影中主人公在前往每一個目的的路上，總會遇見一些舉著廣告牌的推銷人員，若有人一旦觸碰到這個廣告牌就會被自動帶往廣告應用的場地。這也是我們在二維界面上所遇到的廣告彈窗。將煩人的廣告彈窗比喻成推銷人員，一不小心碰到就會通往另外一個意外的情境空間，這是基于對社會生活認知的擬人化隱喻。

這兩種擬人化隱喻雖然摒棄了原有的簡單控件模型，但涉及到文字和圖片信息顯示的情境還是離不開屏幕，如圖書館的長條顯示屏、廣告推銷人員的電子廣告牌，用戶對各種大大小小屏幕的觸摸是前往下一個場景的關鍵點。

4 結語

虛擬現實中的交互界面設計不僅僅是設計一個面，而是設計一個空間。虛擬現實交互界面設計遇到的挑戰不僅在于三維空間里的信息可視化，也在于優化用戶的情感和時空體驗。相比原有的控件設計，基于物理空間隱喻的菜單設計以及擬人化設計的搜索和彈窗創造了更加生動有趣的虛擬現實體驗。但要實際運用這些方法，還需要考慮到信息適用性、界面的效率以及現有計算機運算速度的限制。

參考文獻

[1]陶侃.虛擔僻醚;中“隱喻式學習”的娜酬勾與鏡像隱喻[J].現代教育杖術，2010，20（3）：13-17.

[2]Jacob R J K， Girouard A， Hirshfeld L M， et al.Reality-based interaction：a framework forpost-WIMP interfaces[C]// Proceeding of the Twenty-sixth Sigchi Conference on HumanFactors in Computing systems.2008.

[3]張丹潔.三維用戶界面的界面范式以及手眼協調交互研究[D].北京郵電大學，2011.

[4]李太然，楊勤，陳亦軻.基于真實世界隱喻的虛擬現實用戶界面范式研究及應用[J].包裝工程，2018.