Rift和Vive于两年前的这个时候首次面向消费者推出，但它们的首次亮相以及随之推出的游戏是多年前在新媒体中进行的游戏设计实验的总结，带来了新的机遇和挑战。Vive首发游戏《星种的呼唤》的开发商Cloudhead Games就是其中的先驱之一。在现代VR头显向消费者开放的两周年纪念之际，该工作室的首席程序员Paul White和叙事设计师Antony Stevens回顾了他们在VR开发中的旅程，以及它们如今的成果。
Paul White和Antony Stevens撰写的嘉宾文章

Paul是Cloudhead Games的首席程序员。从90年代初就痴迷于VR的Paul自小学五年级起就开始编程。在Cloudhead Games，Paul在现代VR研究和开发方面拥有五年以上的经验，曾为The Gallery VR系列制作了屡获殊荣的技术。

Antony是Cloudhead Games的叙事设计师和社群负责人。自2016年消费者VR推出以来，Antony一直在多种媒介中帮助塑造和分享开发者的故事，包括在《心之炉石》的故事中。

最初的攀登
2013年秋，Oculus DK1 + Razer Hydra
我的VR移动之旅始于2013年末的Razer Hydra。这是一个早期的动作控制器系统，通过低功率磁场进行追踪，最初设计用于平面PC游戏的外设。但对于我和其他一些人来说，它也是一个意想不到的英雄——由于具备位置追踪功能，Hydra成为实现虚拟现实中存在感的第一个重要关键。
当时是DK1的时代，这是首款面向Kickstarter用户的Oculus Rift原型，最初在VR重生时期仅提供头部旋转跟踪。由于头部或手部没有位置追踪，VR项目中的玩家移动要么通过模拟摇杆实现，要么完全省略。这是当时的标准和限制；我们现在所熟知的VR当时还不存在。
图片提供：Cloudhead Games
我正在研发《探索学校》，这是我们为VR冒险游戏《The Gallery》（2016年）开发的早期技术演示。我的挑战是利用Hydra模拟攀爬墙壁的动作，而不使用控制杆，只需伸手抓住。现在看来，这听起来很简单，但在VR的早期阶段，我们认为这是不可能通过现有技术实现的。
拿着有线的Hydra，你可以伸手触碰表面并按下按钮，来记录手臂的位置。你接下来做的任何动作都将在游戏中进行相应的反向运动。如果你放下手臂，你的位置会对应这个动作，导致你的相机和游戏中的身体向上移动。如果你抬起手臂，你的位置会对应，并且你会向下攀爬。鉴于可用技术的限制，这种模式感觉非常直观。

VR开发者们进行了各种各样的实验，从攀爬到飞行再到过山车，但没有实质性的测试观众。晕动病是一个内部的担忧，但是当时野外使用的头显数量还不足以了解其影响有多普遍。我们知道我们和其他开发者对人工运动的感受，但无法确定对于不同敏感度的人来说哪种方式适用和哪种方式不适用。
当我们把《探索学校》展示给公众参观时，我们给玩家的最佳建议就是“不要往下看”以避免晕动病。

更大的图景
2014年春，Oculus DKHD + Razer Hydra
最初的两年里，许多VR开发者构建了单个房间的项目，这些项目不需要旅行或移动。Oculus Rift在本质上是一个坐姿体验。我们的项目The Gallery是一个需要探索的更大世界，其中的地形是有机的和崎岖的。我们希望在这个世界里能够有真实感，可以四处走动、观察物品，并在世界中感到活力。在当时，VR的图形主要还是方块状的。和其他方法），使用操纵杆行走时感觉就像你的身体是在你身后的车上，每次转头时改变方向追逐你。这一切都感觉不自然。
图片来源：Cloudhead Games
“坦克移动”是一种替代方法。这种方法允许你的头部与你移动的方向偏离，因此你可以在完全脱离身体方向的环境中平移你的视野。可以将你的头部想象成一个摇摆的颈部炮塔，而你的身体是由履带驱动并由操纵杆控制的。这是一个适当的抽象化。
坦克移动更好，因为它意味着你可以在移动时四处看。但坦克移动更糟糕，因为它会导致前庭解除连接，也就是通过你的眼睛（头戴式显示器）感知到方向运动，但内耳（真正的内耳）没有检测到实际运动而引起的晕动病。将头部运动与身体解除连接最终可能导致胃内容物与身体解除连接。
图片来源：Cloudhead Games
比环顾四周更重要的是自由行走，我们知道即将发布的DK2（以及来自Valve的实验硬件）的位置跟踪功能将有助于决定移动。与此同时，我们希望提前跟上潮流，并开始为VR前进的未来构建。通过使用启发式脊柱建模和模拟身高，我能够将DK1的单一旋转跟踪点转变为两个位置跟踪点：头部和根部。

有了推断的根部，我们就能大致确定玩家的躯干位置与其头部的关系，并相应地调整他们的身体虚拟形象。我们能够区分自然位移，例如玩家蜷缩进帐篷内或俯视远处的世界。
最后，这个功能没有被实现。不管怎样，一切都即将发生改变。
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舒适性与真实感之间的巨大鸿沟
2014年夏天，Oculus DK2 + Razer Hydra
VR开发套件开始大量向公众发布，现在具备位置跟踪功能，并且人们开始感到晕动病。只要戴上头显，舒适性就立即成为一个困难。使用双手和身体、站立和蹲下，这一切都增加了很多沉浸感。但是付出了代价。每当摄像机移动而玩家不动时，晕吐感就会产生。而在像《画廊》这样的探险游戏中，你不能只探索你所坐的椅子。
如今，在VR中，大多数移动方式分为“身体车”、“坦克移动”和“杆移动”（配合偏航旋转）。后者是其中最糟糕的，不仅会产生人为的前后移动（视动感），而且允许玩家控制与他们头部位置无关的摄像机。如果晕动病将成为普遍问题，我们需要找到更好的办法。
图片来源：Cloudhead Games
在任何时刻，人眼都能进行一种被称为“快眼动”的运动。你的眼睛不停地跳动，四处寻找其他东西，即使对你来说似乎运动是平滑甚至静止的。这是VR“舒适模式”的基础。
与偏航旋转持续旋转摄像机的方向不同，舒适转身是瞬间完成的。你只需按下一个按钮或扭动控制杆，玩家的摄像机就会改变面对的方向。因为它是瞬间的，所以没有视觉上的运动供你的大脑感知，也没有实际运动供你的内耳感知——没有前庭解除连接。这在很大程度上有助于减轻晕动病，并且即使在如今进化的VR体验中，该选项仍然是一种标准的舒适性选择。

同时，我们仍在努力确保移动感觉像是在移动。我们开始开发一个VR障碍赛道，专门用于尝试不同的移动方式。我回到了攀爬，受到正二十面体圆顶的启发，并开发了一个球形梯子，可以一直绕着走。你会抓住一根杆子，向上攀爬，直到你抬头看到你前方的地面，然后到达穹顶的另一侧，倒挂在上面。

这一个也没有成功，但如果你正在阅读这篇文章，NASA，你知道该找谁。

总有一个灯塔

2014年冬季，SteamVR + V minus-1

2014年底，Valve邀请了我们和其他几个精选开发者参加了一次秘密峰会。在那里，他们首次展示了SteamVR（后来成为HTC Vive）。与Valve之前在年初的Dev Days上展示的启发式内置追踪点不同，SteamVR使用了“灯塔”在体积空间内追踪头戴式显示器上的真实本地点。

SteamVR做了其他任何当时的头戴式显示器都没有做过的事情：它提供了真实的双手操作。控制器不再被束缚在面前的一个小磁盒上，它们现在可以通过与头戴式显示器使用相同的灯塔硬件进行空间追踪。它提供了在虚拟现实中真正地四处走动和触摸物体的能力。简直令人惊叹。

它也彻底颠覆了我们之前所知的一切，以及我们对游戏的所有概念。

当玩家固定在他们的肉体空间（即他们的物理空间）时，那是一个固定的本地偏移量。我们设计攀爬时，当玩家抓住杆子时，我们计算了这个偏移量。但在房间尺寸上，这些约束没有了——你可以随意移动。现在，如果玩家决定在抓取过程中改变位置，他们的手臂会伸直，从梯子和偏移量中脱离出来。我们在调用和计算一个现在通过硬件直接跟踪的冗余位置。

同样地，以前的”坦克移动”也变得不重要了。你可以在任何方向上步行，同时正常地环顾四周。我们关于运动以及身体惯性的整本书一夜之间都变得毫无意义。整个游戏停滞了。从那时起，我们只有三个月的时间来重新设计所有的东西，并在2015年GDC公开展示SteamVR的首次演示中神奇地达到每秒90帧的新标准。

我记得我们为GDC演示进行头脑风暴的第一件事就是运动。我们一直希望玩家能够移动，尽管SteamVR引入了这个更大的体积空间，但现在它只是一个更大的盒子而已。我们的计划是利用这个体积本身作为一个虚拟电梯，让整个房间向上移动——而你也随之移动。

当GDC演示以Jeremy Soule激昂的音乐结束时，电梯升起，四周的墙壁打开，展现出一个充满无限可能和探索方向的天际线。

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设计体验

2015年春季，SteamVR + HTC Vive（开发者版本）

GDC之后，人们对房间尺寸非常喜欢；这对每个人来说都是一种新的感受。但我们仍然需要构建一个游戏。无论我们为房间尺寸设计了什么，都必须符合我们在此之前为The Gallery设计的全尺寸关卡。

定位追踪、虚拟移动和变化的高度给我们带来了几乎无所适从的困扰。它们与我们慢烧式探索的核心感受和节奏相矛盾。我们需要限制条件。还有一种新的舒适方式。

我们进行了快速移动原型的实验，以确定哪种效果最好。目标是将我们的移动与玩家对游戏的感知相一致。更先进的技术感觉过于多余，与我们的缓慢探索的基调和感觉背道而驰。而且我们只有七个人的小团队，我们必须考虑到玩家的疲劳——这是我们没有任何度量标准的事情。

玩家在虚拟现实中探索多长时间后会感到眼睛疲劳或疲劳？在此情况下，玩家在处理高级控制和解谜之间所承受的心理负荷有多大？还有那些可能引起恶心的因素。

与Hydra或DK2等设备相比，SteamVR并不限制玩家只能坐或站在一个位置上，但它也有自己的问题：玩家实际上会撞到墙壁。我们需要找到一种方法来将玩家引导到他们物理空间的中心，这样他们就能有最大的空间来工作、娱乐和探索。就像在GDC电梯演示中一样，我们不希望玩家感到他们只被限制在自己的房间里。
人为虚拟运动-传统的游戏手柄运动-是一个跳板。我们尝试了玩耍边界（虚拟房间范围的表面墙壁），当玩家用模拟杆向前移动时，这些边界以网格形式叠加显示出来。然后我们模拟头部上下晃动，就像传统的FPS游戏一样。
我们的“身体操纵杆”方法让你位于房间的中心，任何偏移的方向和距离都代表了你移动的方向向量和速度-你利用自己的身体作为控制器。“手臂操纵杆”使用了手持控制器本身，就像飞行杆一样（现在也有一种类似的方法被称为“Onward风格的移动”）。

我陷入了抓取空间的想法中，并想出了一个“VR手把”的概念。你可以伸手去抓取，当你抓住时，一个虚拟的手柄会出现在那个空间里。它看起来像是全息甲板；当你向前抓取时，整个世界就会向你移动。在《画廊》中，它像是在太空服里放屁一样不受欢迎，但最终还是在像《孤独回响》这样的零重力体验中找到了合适的应用场景。

所有这些方法都违背了我们体验的感觉。而且它们都让你感觉自己要摔倒。如果你瞬间加速，你的胃里会觉得一阵晃动。如果你逐渐加速，你的胃里会感到不同的晃动。
当时，我们所拥有的少数度量指标表明，人为虚拟运动对玩家来说并不行之有效。现在，对于我们的游戏来说，虚拟房间规模的人为虚拟运动也不适用。
眨一眼就到达目的地
2015年夏天，SteamVR + HTC Vive（开发者版）
我最早尝试的一种传送方式是“星体导航”。你会在游戏中抬头看到一条连接云朵的星星路径，代表着你所在关卡的布局。瞄准你想要去的地方，当你再次低头时，你就会传送到场景中的那个点。虽然不切实际，但我们试图探索我们在移动方面能做到什么的上限。
这时，Valve发布了他们办公室的早期摄影测量扫描（类似于当前的SteamVR环境的粗糙点云版本）。其中有各种可供传送的“信息节点”，用于在房间中导航。与其使用人为虚拟运动来滑动，你可以从节点到节点地传送。我们立即喜欢上了它-它感觉很酷，而且不会让人晕眩。

SteamVR硬件将电缆延长到了计算机，但我们仍然需要与电缆搏斗。在像《画廊》这样探索性的游戏中，当玩家试图旋转时，他们会被缠绕和纠缠在一起。当他们修整自己时，他们的纠缠的电缆和游戏中的定位都会打破沉浸感。我们决定采用Valve的传送节点，并增加了旋转支持。
首先要解决的问题是如何最好地使玩家在一个开放的关卡中按照我们预测的互动方式进行定位。
我设计了一个玩家可以通过在控制器上按住触摸板来投射他们的游戏区域射线的方式。然后他们可以用拇指瞄准和旋转想要去的地方，看到他们的边界的投影，并知道他们在目的地可以达到这些边界内的什么位置。然后我们可以在他们传送时将他们的游戏区域捕捉到一个理想的节点上。
图片由Cloudhead Games提供
到2015年年中，我们越来越接近目标。我们移除了节点，只要玩家想去哪里，我们就让他们传送到哪里，只要在我们设置的高度和距离的范围内。这种不会引起恶心的虚拟运动意味着我们可以在保持玩家自由移动的同时引导体验。它也为新手玩家提供了一种可视化和战略性地定位自己的位置的方法，无论他们的局部空间限制如何，实质上为任何房间大小提供了房间规模的游戏玩法。
持续存在边界在此方面非常重要。在与人工移动结合使用时，可见边界可以作为固定点出现在视野的外围，以减轻模拟运动带来的晕动和晕吐问题。而在通过瞬间传送移动时，它们可以让玩家在自己的空间内感到安全；当你靠近某个表面时，播放边界可以动态弹出。当玩家知道他们能够安全移动的位置时，他们不太可能只站在一个地方。

我们没有采用瞬间到达新位置的方式，因为这种方式会影响我们希望游戏带给玩家的节奏感，我们使用了一种称为“Blink”的渐变向黑色过渡的眼部技术。Blink持续的时间与你实际想要移动的距离成正比。我们希望这段时间的流逝感觉真实，所以你不能一瞬间就通过Blink到达世界的另一端。我与我们的声音设计师Joel合作确定了时间，他还加入了脚步声，这样你在Blink时可以听到自己的步行声。

一切都是关于感觉的。

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感觉
2016年春，SteamVR + HTC Vive Pre

我们的首席执行官兼创意总监Denny一直在推动我们对人工移动选项进行更多的实验。我们尝试了不同的设置，从单向（只前进）、双向（前后移动）到启用横向移动。这些方法仍然会引起晕动，但Denny希望通过对抗晕动来实现模拟运动。这时他想到了一个舷窗的主意。

在人工移动过程中，我们会在视野的外围带上一个面罩，一种我们称之为“Vection Portal”的门户，通过它，你可以感受到在关卡中移动时的动作，但无需快速移动的周边动作，这样就不会感到不适。

尽管我们为人工移动提供了这些新的舒适选项，晕吐问题并没有完全解决，Blink仍然是游戏中合适的感觉。 Blink与The Gallery的电影风格相结合，对于大规模采用来说非常舒适，它鼓励玩家在真实空间内移动。

最终，我们不得不选择一种方式。我们是一个小团队，无法测试具有多种移动方式的大型VR关卡。我们必须完全集成并支持一种方法，而我们决定坚持使用Blink。

在那之后，我能够完全围绕Blink来优化游戏的性能。我可以根据玩家通过Blink进入某些区域的情况立即进入特定的物品，然后剔除其他物品。因为较少的区域需要始终存在，我们能够减少处理并提高游戏的保真度。

当The Gallery的第一集制作完成并于2016年4月面向公众推出时，对Blink的看法越来越两极化。瞬间传送已经成为标准，但我们为Blink添加的旋转和持久边界功能感觉太封闭。Valve也对他们的瞬间传送进行了同步更新，玩家的偏好更偏向于那些简约、内建的系统。我们不经意间发明了许多贴近的概念，我们的系统最终重叠在一起。

当Oculus Touch控制器于2016年12月发布时，我们更新了Blink以更符合当时的标准。与我们最初的方式不同，不再使用头部瞄准（直接看到你想去的地方），我们将默认设置为从手部发出光线，这样你可以指着目的地。我们还添加了更直观的弹道轨迹弧线，虽然与我们的世界不太相关，但更符合玩家的直觉。

感受很重要，但选择也很重要。

自由运动
2016年冬，Oculus Rift CV1 + Oculus Touch

人工移动正在获得一个新的名称：“自由运动”。《Onward》是一款与顺畅的人工移动完全融合的战术FPS游戏，它已成为VR玩家中的一款热门游戏。一些玩家觉得自由运动是他们真正沉浸其中的唯一方式。任何一款游戏如果没有这个选项，都会引起社区的抗议，尽管它是为我们的默认方式设计的，我们最终还是在The Gallery的第二集中添加了对自由运动的支持。选择，Blink。
与此同时，ArmSwinger也开始受到关注。我最初喜欢上ArmSwinger的原因是，控制器通过玩家的动作推断出身体的方向。你可以通过手臂的方向来转动身体，同时头部可以独立于身体方向进行观察。然而，ArmSwinger的缺点是它仍然需要使用一个按钮，而且并没有解决关于错觉的问题。

Valve向我们透露了另一个秘密：由于我们手部功能的深度，The Gallery被用来展示SteamVR的第一款原型“Knuckles”控制器，这是在2016年的Steam开发者大会上。这些新的控制器摆脱了按键和由此产生的抽象化趋势；手部交互可以通过追踪单个手指而不是二进制按钮输入来完成。考虑到这一点，我决定将ArmSwinger的机制改为无需按钮。

我开始研究快速傅立叶变换（FFT）。以前我在音频方面已经学过了，但我现在开始看到它在运动学上的相关性。傅立叶变换可以将时间域内的任意数量的组合波形提取为有序的离散频率和振幅表。更通俗地说，傅立叶变换让我可以从控制器的动作中读取身体噪音并将其转化为实际数据。

然后，我可以设置运动开始的确切阈值；通过缓存或存储两个周期，我可以根据手臂频率确定玩家是否在原地奔跑。使用这种方法，你可以一边摆动一只手臂，一边用另一只手臂拿起物体，同时继续移动。由于全身追踪器（如Vive Tracker）尚未公开，实现全身持续存在需要我们推断出玩家的根位置。然后，可以使用身高和腿部数据来调整腿部力量系数，并计算每个人物的具体物理和运动学参数。玩家可以以相同的频率并排奔跑，但仍然有不同的行进距离。

实践证明，像Sprint Vector这样的游戏以其外围视觉效果表明类似于ArmSwinger的运动方式可以帮助缓解错觉问题。当你奔跑时的身体起伏足以缓解移动，但仍能保持稳定，没有突然的动作，也只有有限的前庭断开感。这是一种在不牺牲舒适性的情况下选择自由运动的很好方式。而且，你还能增加心肺功能，你知道的。

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寻找未来
2018年春季，HTC Vive Pro + SteamVR Knuckles
在VR领域，实验一直是前进的方式。Aldin Dynamics于去年末推出了Telepath运动方式，它是传送和自由运动的混合体。越来越多的游戏正在尝试攀爬和摆臂等新的运动方式，每个月我们都会看到新的运动方式和舒适选项发布。

但舒适性和逼真度之间的巨大差距仍然存在，并且随着我们努力增加VR的普及度，这一问题变得越来越具有挑战性。现有的VR用户渴望逼真度和自由度，而非用户只有在感到舒适的情况下才会购买。

传送可以让开发者了解和设计玩家能够随时接触和看到的地方，但对玩家来说，它也可能感觉受限，就像是数字训练轮。

自由运动可以让玩家体验无限的游戏世界，但通常需要适应期。有些人根本无法接受，而另一些人则觉得这种体验并不完全沉浸式。

将一种方法应用于为另一种方法设计的游戏可能会打破平衡，甚至破坏整个游戏体验。

简而言之，在设计VR运动方式时有一些敏感性。作为开发者，我们想要推动沉浸感的极限，但我们也应该努力为所有玩家提供舒适而周到的体验。

在未来，我们希望推出一种“变种运动”方案，汇集我们各种方法而不妥协。在右手边，你可以选择Blink运动，使用模拟摇杆的两个半球上的舒适旋转输入，触摸板。左手是自由移动。无按钮的臂摆启发式不断感知振荡的出现。我们想把所有的东西都摆在桌面上，真正了解玩家想要探索的方式。提炼出一个选项，一个整合的体验。

这是最重要的部分：给玩家提供这些选项，但要记住将移动方式调整到你想要创造的体验。现在有太多独立的开发项目试图使用50种不同的移动方式。选项是好的，但没有一个游戏可以同时考虑所有这些。最终，问问自己你想让你的玩家体验什么。借鉴所学的经验，你喜欢的方法，并倾听用户的反馈。最终，这些人是那些大量玩你游戏的人，他们可以告诉你他们喜欢什么，不喜欢什么。

下一步是当主流技术有了额外的跟踪点，或者也许是通过电刺激内耳。然后我们可以进行滑雪、滑板和飞行板运动。这将为移动方式的实验开辟一个巨大的新窗口。

而且，老实说，我喜欢那些东西——这正是早期的日子如此令人兴奋之处。我们有一个游戏要开发，有任务要完成，但最终仍然是要一起推动界限的扩展。在虚拟现实方面，将时间和金钱投入到实验中存在巨大的风险，一个独立开发者无法独自完成并充分实现它；搬动一个媒介需要一个团队的力量。

总有一天，通过集体的努力，我们将找到一种更好的方式，一种远远超越标准的运动和传送的方式。墙壁将四面打开，展示出一个无限可能性和探索方向的天际线。