分享VR中隐喻深度(depth cue)的一些手法

发表于2016-03-02
评论0 339浏览
一、显示技术的三次革命
  我在《向立体主义大师学习——VR中四种强化立体感的视觉技巧》说到了四种产生立体感的技巧。随着我的思考,我想给他们一个归类,
  真3维——运动视差(motion parallax):出现在VR头显时代,需要头部跟踪( head tracking)才能产生效果,也是最高级的立体效果。
  伪3维——立体视觉(Binocular Vision):出现在3D电影时代,需要佩戴立体眼镜,依靠左右眼看到不同的东西来产生立体效果。
  平面:单眼深度隐喻(monocular depth cues)——出现在平面时代,发展成熟于图形用户界面时代,用各种方法在平面上隐喻一个单一视角的物体具有立体感。
  一维:DOS,靠代码与计算机交互、文字……
  双目视觉(Binocular Vision)通过不同的视角(viewpoint)产生空间纵深感和立体成像(Stereoscopic Imaging),但是单眼只能通过光照和纹理细节来区分,与显性的双目成像相比,单目的深度暗示(Depth Cues)相当隐晦。
  头部运动造成了离你远的动得慢,离你近的动得快,所以你感知到了远近,这个叫——
运动视差(motion parallax)
  我们视觉中的相机是由两个有一定距离和视察的相机组成,所以才有立体视觉的效果;同理立体声也是由两个扬声器传到不同的耳朵上,产生立体声。
  这叫立体视觉(stereopsis)
二、立体视觉(Binocular Vision)成像原理(此段看不下去可跳过)
  我们的大脑整合了左右两只眼睛的不同图像,这两张2D的平面图像,经大脑的整合,产生了3D的体验。所以我们在现实生活中看到的不过是两张平面图像的结合,这个过程叫融合(Fusing)。人的大脑会对接收到的图像进行融合(fuse)和翻译( interpret )。
视差(binocular disparity)
  而这两个虚拟的相机之间,叫ICD=inter-camera distance。改变ICD,是一种影响用户的重要方法。如果ICD增加,这种状态叫做hyperstereo——高度紧张和亢奋的立体效果和夸张的深度。如果距离减小,这种状态叫做hypostereo,深度则会拼合。如果增加ICD,用户则需要收敛眼睛才能看到给定的物体,导致眼睛疲劳(eyestrain)。
  它正对应着两眼之间的距离称为瞳距(IPD=inter-pupillary distance)。
  大部分瞳距在52到78mm(平均63.5mm),如果你不知道,大可去眼镜店配眼镜,然后记下来。
  另外还有一个轴间距(IAD=interaxial distance)。
  我们的viewpoint是个放射状的圆锥形,它的中线正是axial。
  一般VR中通过头部跟踪(head tracking)产生运动视差(motion parallax)。而如果增加则会导致用户改变他对VR内部大小感知的变化。
ICD=IPD的时候,用户感知的VR世界和现实世界的深度和比例都是1:1。视场深度(depth-of-field)是一个权衡利弊的问题,太近则会导致眩晕和眼疲劳,太原则会降低沉浸感。
  我们的眼睛注视(fixating on)物体时有两个需求:accommodative的需求和vergence的需求。accommodative就是调整晶状体大小把焦点对准当前的深度平面。vergence则是眼睛内部转动让视线聚焦在某个点。这两个需求相互影响,所以accommodation-convergence reflex。收敛你眼睛的vergence会影响你眼睛accommodative的镜头。accommodative的需求是固定的,但vergence的需求是可变的。而双眼的焦点聚在不同深度平面上。
  双眼的立体视觉(Stereopsis)作为一种深度视觉(depth cues)会经过大脑的处理,那么如果只有单眼(monocular),该如何产生立体感呢?
  至少它的角度是受限的,只能获得一张平面的图像。
  常见的一些深度线索(depth cues)——

三、单眼感知深度的视觉暗示
  线性透视(Linear perspective)
  曲线透视(curvilinear perspective)
  比如你在高空俯瞰大地。
  在某个球镜中看到的反光
  整个地球的透视
  相对大小relative scale
  就是我们平时所说的近大远小。
  在艺术作品中,无论是小东西变大,亦或是大东西变小,都很有冲击力~
  遮挡(occlusion)
  说的是离我们近的物体会挡住视线中那些离我们远的物体
  空气透视(aerial perspective)
  因为大气的折射,近处的物体比远处的物体更加清晰更加鲜艳,而远处的物体相对显得模糊且黯淡
  纹理渐变(texture gradients)
  纹理可以反映出一个物体的形状
  暗示海报被微风扭曲的姿态
  暗示凹陷的纸面
  另外,补充一点纹理在平面设计中的机制
  当然还有lighting,让我们感知到物体的位置和形状
  百叶窗阴影下的女孩
  事实上,从windows的窗口到iOS的镜头运动再到material Design的纸片,我们一直在隐喻着3D,都运用了这些含蓄的方法在平面里隐喻3D空间。

三、UI控件的距离
  (此段参考自cardboard labs)
  在平面设计中我们都知道字体大小、对比度、间距会影响字的易读性,而在VR里,多了一种元素:depth。
  0.5米——如果文字离用户的眼睛太近,用户聚焦则会非常困难。
  1米——这是用户感到舒适的最近距离,但是看久了眼睛还是会感到劳累。
  1.5米的距离会让人感到舒适,但是远近的焦距移动会让人感觉疲劳。
  2米——文字和物体到了这个距离会减少立体感,同时也会降低眼压(eye strain)。从2米往后,物体聚焦起来越来越轻松。
  3米是最舒服的距离,它足够远有易读性,但又足够近不会影响大多数场景。
  6米——把UI放在这个地方会被其他靠用户近的物体遮挡。
  12米——文字距离越远用户聚焦越容易,越舒服,但是却不是和做UI。

四、需要注意的一些渲染效果(rendering effect)

  light distortion
  (见《作为VR世界中镜头的HMD》后面)
  粒子特效(particle effects)
  这个学影视后期的都滚瓜烂熟了吧
  light bloom——你想光像bloom一样绽放,那是什么东西呢。
  另外要警惕optical illusions这一类的视幻觉,有时把凸面表现为凹面,凹凸不分。这种视幻觉降低了depth cue的线索。
  hollow mask illusion
  同理,这个图形你也没法看出是凹还是凸
  常见的视幻觉,如果作为纪念碑谷那样一种游戏倒也无妨,但是它也削弱了一些单眼的depth cue。
  用户很可能需要转动头部去进一步了解它。
  加入GAD的核心用户QQ群:484290331,各类活动奖励任你拿,最新资讯任你读,众多教学任你免费学,如此好地方赶紧加入吧!另VR专属群:476511561,专业VR技术分享,专业导师指导为你答疑解惑,大型小型活动奖励等你拿,免费学习赚奖励的天地,欢迎你加入哟!

原文链接

著作权归作者所有,商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

如社区发表内容存在侵权行为,您可以点击这里查看侵权投诉指引

游戏学院公众号二维码
腾讯游戏学院
微信公众号

提供更专业的游戏知识学习平台