從2D到3D,如何做好XR的空間交互設計?

從二維 GUI 設備過渡到 XR 空間設備時,其交互范式也會隨之從 2D GUI 時代轉換到 3D UI 時代,本篇作者將重點從空間距離這一變量入手,探討其對 XR 空間交互體驗設計上的影響及對設計實踐的指導。

往期干貨:

一、從二維平面到三維空間

從二維設備到 XR 空間計算設備,用戶體驗經歷了顯著的差異化變革,主要來源于 XR 技術的特性,包括立體感知、交互方式、環境感知和空間感知等。

1. 立體感知和沉浸感

在二維設備上,用戶只能通過平面屏幕來觀看內容,而在 XR 空間設備中,用戶能夠體驗到立體的虛擬環境,其視覺感知更加真實和立體化。這種立體感知能夠深度增強用戶的沉浸感,使他們感覺仿佛置身于虛擬世界之中。

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2. 自然的交互方式

XR 空間設備提供了更加自然、直觀的交互方式,比如手勢控制、頭部追蹤、眼神交互等。相較于二維設備上 PC 端的鼠標和鍵盤以及移動端的手勢觸控,這些交互方式更貼近人類的日常行為習慣,使用戶可以更自然地與虛擬內容進行互動。

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3. 環境感知和交互范圍

XR 空間設備通過傳感器和攝像頭能夠感知用戶所處的物理環境,從而將虛擬內容與現實環境進行融合。用戶可以在真實的空間中移動,與虛擬對象進行互動。這種環境感知和交互范圍的擴展為用戶提供了更多的可能性和自由度。

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來源《Google AR design guideline》

4. 空間感知和深度體驗

在 XR 空間中,用戶能夠更準確地感知虛擬對象的大小、距離和深度,這與二維設備上的平面感覺有顯著的不同。這種空間感知的提升為用戶在虛擬環境中的導航和交互帶來了更大的便利性。

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來源《Google AR design guideline》

XR 技術的引入為用戶帶來了更加沉浸、自然和立體的體驗,同時也為體驗設計帶來了新的挑戰。在現實世界中,距離是衡量物體是否可以被觸碰的關鍵變量。而從二維設備到 XR 空間設備上,也是經歷了從 2D UI 范式轉換為基于空間的 3D UI 范式。

在三維空間設計中,我們不僅考慮 X 和 Y 軸的 UI 布局,更多會引入景深的概念,考慮元素及 UI 在不同景別距離下的擺放位置。因此在 XR 設計領域,我們需要著重考慮空間環境布局對 UI 呈現的影響。

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雖然 XR 空間不再像二維 GUI 受限于設備位置和尺寸,但仍然需要通過一定的規則有序的呈現虛擬界面及物體,否則將會讓用戶的認知和使用成本升高。

因此,本篇作者將圍繞空間距離這一核心變量,論述距離對 XR 空間設計的重要性,以及在 XR 空間交互上的設計指導意義。

二、距離對 XR 空間的重要性

在 XR 空間中,用戶與虛擬物體對象的交互往往需要考慮以下因素:

1. 物理環境與虛擬環境的對應關系

XR 應用中虛擬對象與物理環境的對應關系直接影響用戶的感知與交互。距離的感知可能因虛擬物體的大小、形狀、位置以及用戶所處的物理環境而有所不同。

2. 交互手段與控制器

XR 交互的手段通常包括手勢識別、控制器操作、眼神追蹤等。不同的交互手段可能導致用戶與虛擬對象的距離感知產生變化,進而影響交互的精確性和效率。

3. 用戶視覺焦點與深度知覺

在現實世界中,人們通過雙眼的視差來感知物體的深度。在 XR 中,用戶的視覺焦點和深度知覺可能會受到虛擬內容的影響,從而影響他們對虛擬對象距離的感知。

4. 用戶體驗與沉浸感

正確的空間距離設計可以增強用戶體驗和沉浸感。過于接近或過于遠離虛擬對象都可能導致用戶體驗不佳,因此需要在設計中平衡空間感知。

因此,基于空間的設計對 XR 來說尤為重要,空間的劃分有助于實體感的營造、內容組織和結構化、提供真實的交互反饋等。

  1. 實體感的營造:通過空間布局及劃分,可以營造更加真實,一致和自然的 XR 體驗。合理的空間劃分能幫助用戶快速適應虛擬環境,減少迷失感,提供更高的沉浸度
  2. 內容組織和結構化:空間進行劃分可以幫助用戶更好將的組織和結構化信息。實現對虛擬界面、物體擺放、地圖或場景空間的布局,讓用戶更輕松的定位、識別和使用各種功能和內容
  3. 提供真實的交互反饋:通過特定的功能或任務與特定的空間關聯,用戶可以更好的理解它們正在與生命進行交互,以及可能預期發生的交互行為是什么。

三、空間景別認知規律的探索

回歸現實場景,我們不難發現不同景別下有不同形態的承載設備及生活場景。

近景距離下,包含近景電子設備(電腦:0.5-0.8m、手表&手機:0.3-0.35m、平板:0.3-0.7m)、看書(0.3-0.4m)、近距離桌面物品(水杯、相框:0.48-0.95m)等。

該景別通常在人的臂長范圍內,回歸用戶對物理世界的認知,不難發現用戶對物理世界的探索及互動是從雙手開始的,雙手是最直接自然的交互器。因此該景別下側重于現實世界的物體及信息直接自然的互動。

中景距離下,包含中景電子設備(電視:1.68-3.1m)、欣賞美術品(展品觀看:1.5-2.1m)等。

該景別下是用戶發現信息的主要區域,回歸人對信息的處理邏輯,人對信息的處理需要經過發現(識別意圖)-理解(信息決策)-操作(執行操作)的邏輯,中景設備場景需要拆分操作及瀏覽區,比如電視,核心的操作是通過手邊的遙控器完成的,瀏覽體驗是通過中遠景的屏幕進行呈現的。因此該景別下側重于信息的觀看和瀏覽,快速捕捉現實世界的信息內容。

遠景距離下,典型的現實場景包括影院巨幕(6-13m)、迪士尼穿越地平線等。該景別通常距離用戶無限遠,有助于提升用戶瀏覽的沉浸感。因此該景別下側重沉浸式氛圍感的營造及現實環境的裝扮。

通過對現實場景下,空間景別場景的挖掘,我們不難發現從近景到遠景,操作屬性屬性逐漸下降而瀏覽屬性逐漸上升。

因此我們得到以下空間景別的認知規律:

  1. 近景:側重自然直覺操作控制,更輕松舒適的操作區域,幫助用戶觸達信息。
  2. 中景:側重信息獲取,獲得更舒適的瀏覽體驗,幫助用戶快速發現理解信息。
  3. 遠景:側重沉浸感的營造,幫助用戶獲得更沉浸的環境體驗。

該景別規律我們同樣可映射在在 XR 空間的劃分上,并以此指導 XR 空間下的設計。

四、XR 空間劃分及設計原則

根據對現實世界空間景別的認知規律,我們根據距離的變量可將 XR 空間分為近、中、遠景。其中近景聚焦內容操作,中景聚焦內容瀏覽,遠景聚焦環境氛圍。

  1. 近景:擬真,聚焦內容操作。由于距離較近,信息的瀏覽和操作都更為精細,可以讓用戶與實體直接接觸,對 3D 物體及 UI 操作的體驗更加符合操作直接,適合進行對信息進行進一步的操作和編輯。
  2. 中景:增強,聚焦內容瀏覽。距離較遠,信息的瀏覽和操作效率逐漸下降,可通過對空間的布局和信息呈現幫助用戶快速發現物體,更側重信息的展示。
  3. 遠景:沉浸,聚焦環境氛圍。用戶難以進行閱讀和操作,因此只需提供關鍵的信息及更具沉浸感的環境氛圍。

當然,我們在優化 XR 交互的空間距離設計時,還需要考慮多方面的因素:

1. 虛擬物體與物理世界對應關系的合理性

在 XR 空間中,確保虛擬物體在物理空間中的位置、大小和相對位置與用戶的感知相符。

使用虛擬物體的陰影、照明和遮擋效果,以及環境映射等技術來增強虛擬物體與真實環境的一致性。在設計中,將虛擬物體放置在與物理環境中相符合的位置,使用戶在視覺上能夠更自然地理解虛擬與現實的關系。

2. 靈活切換的交互手段

提供多樣的交互方式,允許用戶根據場景和距離選擇合適的方式進行操作,讓用戶可以根據情境自由靈活的進行近遠場交互的切換。

3. 深度知覺的模擬

模擬視差以增強用戶的深度感知,幫助他們更準確地理解虛擬環境中的空間距離。利用陰影、透視、視覺效果和光影等技術,營造出真實的深度感。通過在視覺上強調虛擬物體之間的距離和位置關系,增加用戶對虛擬環境深度的認知。

4. 實時調整和反饋

在設計中平衡用戶的感知和需求,避免過于遠離或過于接近虛擬物體帶來的不適。通過用戶測試和反饋,了解用戶在不同距離下的感受,從而進行合理調整。確保虛擬物體的大小和位置既不會讓用戶感到不自然,也不會影響交互的精確性和效率。

五、實踐案例-蘋果 Vision Pro OS

最后,讓我們看看 Vision Pro 在空間景別上的體驗設計的探索及應用。

在大部分情況下蘋果推薦用戶進行遠場操作,不僅是為了讓用戶減少操作手勢的幅度以減少手臂的疲勞,同時也保證了空間界面的視覺舒適性,因為當界面距離小于 1m 時,人的視覺疲勞度會增加。

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同時,蘋果主打手眼協同的交互方式,用眼快速定位組件及元素,以手部最小運動來進行元素的選擇,降低疲勞度。

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但是有些場景更加貼近于人自然的交互,適合放在直接交互范圍內,即近景。比如對 3D 物體的操作、熟悉的肌肉操作及物理運動操作等。

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蘋果給出近景可直接操作的應用場景,如瀏覽器、鍵盤及 3D 物體的操縱等。

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在某些需要用戶提升沉浸感的場景下,如巨幕電影、預演 ppt 及查看相冊圖片等場景下,蘋果會通過改變遠景環境氛圍以帶給用戶更好的沉浸感。

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因此,從 Vision Pro 系統側設計來看,蘋果也是將 XR 空間分為三個核心的空間區域:

  1. 近景聚焦自然直覺的操作,通過手勢進行直接交互。
  2. 中景聚焦系統主要瀏覽和操作區域,通過手眼進行非直接交互。
  3. 遠景聚焦沉浸瀏覽場景,盡量減少用戶需要交互的行為。

總結

本篇重點闡述了空間距離對 XR 設計的重要影響因素及設計指導意義。

從二維 GUI 平面到三維 XR 空間,用戶體驗經歷了顯著的差異變革,包括立體感知、交互方式、環境感知和空間感知等方面,尤其是從 2D GUI 范式轉換到 3D UI 范式下,距離對體驗設計的影響因素尤其重要。

回歸現實世界的使用場景和電子設備,我們發現不同距離的環境場下擁有統一的規律,即近景聚焦內容操作,中景聚焦內容瀏覽,遠景聚焦環境氛圍。這一規律也為我們后續在 XR 空間交互上具有重要的設計指導意義。

最后,我們通過蘋果 Vision Pro 這一個典型的案例進行關于距離的分析,也印證了上述規律。

因此,尊重空間景別下設計規律并有效的設計 XR 空間內容有助于我們優化 XR 內容的用戶體驗。

參考鏈接

Google AR Design Guideline:https://developers.google.com/ar/design/environment/definition

歡迎關注作者微信公眾號:Vicky Design Studio

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