дизайн виртуальной среды что это
Дизайнер виртуальных миров
Дизайнер виртуальных миров – новая профессия, которая появится после 2020 года. Специалист будет заниматься разработкой концепции виртуальных миров: социальная, философская, архитектурная и иные. Профессия заинтересует абитуриентов, которые среди школьных предметов выделяют информатику и математику. Кстати, в 2021 году центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию. Он сам расскажет вам, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.
Краткое описание
Современное общество уже взаимодействует с прообразами виртуальных миров. Речь идет о социальных сетях, браузерных и мобильных играх, а также бизнес-мирах. Их создают большие группы разработчиков, которые продумывают каждую мелочь – от цвета фона до социально-экономического развития.
В интерактивном пространстве одновременно может находиться больше количество пользователей, которые принимают участие в его развитии и изменении хода событий. Искусственный мир погружает человека в другую реальность, где он может стать успешным предпринимателем, актером или магом – возможности не ограничены! Темпы развития этих технологий очень высокие, поэтому всего через 5-7 лет дизайнеры виртуальных миров займут достойное место в сегменте VR-разработки.
Особенности профессии
Виртуальный мир (в той форме, в которой он сейчас существует) преимущественно предназначен для увлекательного времяпрепровождения, однако он имеет более глобальное социальное значение. Различные симуляторы используют для лечения фобий и социализации, обучения вождению или визуализации различных научных материалов. Также они необходимы в военно-промышленном комплексе, архитектуре и строительстве, дошкольном развитии и иных сферах.
Например, в развитых странах уже используют технологии виртуальных миров для создания военных симуляторов. С их помощью можно смоделировать любую тактическую или стратегическую ситуацию. В перспективе виртуальные миры будут использоваться для подготовки пожарных, полицейских, медицинских сотрудников, инженеров, рабочих, бортпроводников и иных специалистов.
Именно дизайнер виртуальных миров будет заниматься разработкой концептуальных решений – от ландшафта до ощущений. В его обязанности будет входить общение с заказчиками, разработка концепций, подготовка технической документации, создание виртуальных миров, тестирование и проведение отладки. Он будет взаимодействовать со всеми категориями разработчиков, вдыхая в проект жизнь. Для реализации виртуальных миров будет использоваться программирование, искусственный интеллект, другие современные технологии.
Плюсы и минусы проекта
Плюсы
Минусы
Важные личные качества
Дизайнеры виртуальных миров обладают глубокими техническими знаниями. Они должны неплохо разбираться в социально-культурных и географических аспектах, поэтому им присуща хорошая память, склонность к системному обучению, настойчивость. Во время выполнения работы могут потребоваться самообладание, усидчивость, целеустремленность и аналитичность. На первый план в этой профессии выходят мультиязычность и мультикультурность.
Обучение на дизайнера виртуальных миров
Отличные программы подготовки, позволяющие получить комплекс знаний о программировании и дизайне, открыты во многих российских вузах:
Доступны очная, очно-заочная и заочная формы, а срок обучения составляет 4-5 лет (зависит от формы). Высшее образование – это основа, но не стоит забывать о важности постоянного профессионального развития. Нужно посещать курсы и научные мероприятия, изучать инновационные разработки мировых корпораций, что позволит шагать в ногу со временем.
Подходы к дизайну в виртуальной реальности
Хотя развитие технологии виртуальной реальности (VR) набирает обороты, однако по-прежнему ощущается нехватка методик и рекомендаций по дизайну. В своём проекте на получение степени бакалавра я сконцентрировался на пользовательском интерфейсе, UX и проблемах, создаваемых технологиями виртуальной реальности.
Исторически сложилось так, что цифровые интерфейсы создаются из расчёта соответствия характеристикам двумерных дисплеев. Дизайнерам приходится вписывать содержимое и навигацию в рамки экранов, преобразуя опыт взаимодействия с реальным миром в иконки и прочие элементы интерфейса. Но набивание виртуальной среды двумерными элементами разрушает эффект погружения, необходимый для VR. Поэтому дизайн в VR подразумевает не перенос привычных двумерных методик в трёхмерное окружение, а поиск новой парадигмы.
В основе моего исследования лежит литература, исследующая человеческое восприятие и окружающую среду, например, The Ecological Approach to Visual Perception, Inquiry by Design и The Poetics of Space. Хотя основной массив работ по экологической психологии был написан в 1970-е, все эти знания полностью применимы и к виртуальной реальности. Дизайнерам нужно расширять свои знания по разным дисциплинам: археологии, архитектуре, звуковой и световой сценографии, а также физике, чтобы иметь возможность создавать полностью контролируемый опыт взаимодействия, формируя VR так, чтобы направлять пользователей как это нужно разработчикам.
В своём проекте я предлагаю решения для разных проблем на примере нейтрального VR-окружения, в форме разных характерных ситуаций (аналогично приложению Cardboard Design Lab). Эти ситуации охватывают лишь часть широкого разнообразия новых видов взаимодействий и решений, предлагаемых VR. Новые возможности будут открыты перед нами и благодаря параллельному развитию смешанной реальности (MR, mixed reality). Хотя между VR и MR есть определённые пересечения в сфере UI и UX, каждая из этих технологий требует от дизайнеров разных подходов.
Будущее этих сред зависит от создаваемого для них контента. Сегодня VR-продукты чаще всего симулируют реальную жизнь, но когда угар новизны пройдёт, контент будет адаптирован под особенности среды. Это снова потребует внедрения новых дизайнерских решений, но пока нам нужно сконцентрироваться на создании твёрдого фундамента для этой будущей стадии.
Дизайн-решения в VR
Роль земли
«Когда самолёт летит в облаках, то снаружи ничего не видно, и это может сильно дезориентировать. А когда облака кончаются, и пилот может видеть землю, небо и горизонт, снова появляется чувство ориентации» (Джеймс Гибсон, 2015, стр. 19). При плохом дизайне опыта взаимодействия в VR пользователи тоже могут испытывать дезориентацию, что неизбежно приводит к укачиванию. Видеть землю и горизонт в VR не менее важно, чем и в реальном мире.
Атмосфера
Атмосферная (воздушная) перспектива может помочь пользователям понять масштаб виртуального окружения, что добавляет реализма. Суть этого феномена проста: «Чем дальше объект, тем больше воздуха и препятствий находится между объектом и наблюдателем, поэтому далеко расположенный объект видится менее отчётливо, чем находящийся ближе». (Брюс Голдштейн, 2013, стр. 230). Это постепенное увядание ландшафта необходимо для того, чтобы дать пользователю представление о глубине и расстоянии.
Мазаччо использовал атмосферную перспективу для создания иллюзии глубины
Особенности рельефа
Джейм Гибсон в книге The Ecological Approach to Visual Perception (стр. 62) выделяет 8 основных свойств рельефа.
Используя эти свойства в качестве строительных блоков при создании виртуального окружения, вы сможете создавать интуитивный опыт взаимодействия.
Влияние звукового окружения
В VR не нужно прилагать каких-то усилий для смены окружающего пространства, хотя такие неожиданные и ошеломляющие перемены могут сбивать пользователя с толку и вызывать тошноту. Поэтому желательно аккуратно подводить его к моменту изменения окружения, предварительно плавно усиливая звуковой фон, характерный для нового места, а потом уже показывая само место. Звуковое оформление подготавливает мозг, что смягчает фактор неожиданности.
Короткометражка La Jetée (1962) почти целиком состоит из обычных фотографий, однако звуковое оформление позволяет зрителю встраивать мысленный образ подразумеваемого пространства
Управление пользователем с помощью объектов
В загромождённом пространстве бывает трудно вести пользователя по определённому пути без традиционных навигационных элементов интерфейса. Но это может разрушить эффект погружения. Зато можно направлять мягко и ненавязчиво, с помощью небольших изменений в окружающем мире. Например, в игре Firewatch внимание пользователя к маршруту привлекалось с помощью растущих цветов. Конечно, выбор конкретного решения целиком зависит от контекста (цветы никак не подойдут к марсианскому ландшафту).
Прицел (reticle), зависящий от контекста
В неотслеживаемом VR (например, Gear VR, Google Cardboard) прицелы используются для отображения линии взгляда пользователя. Изображение точки фокусировки помогает ориентироваться в пространстве, а также упрощает перемещение и взаимодействие с объектами. Различные задачи требуют разной реакции от прицела.
Интерактивные объекты
Если не с каждым объектом можно взаимодействовать, то пользователю нужно давать подсказку, какие же объекты являются интерактивными. Обычно полезен контекстуальный прицел, но иногда, чтобы избежать путаницы, сами интерактивные объекты тоже должны изменяться. Изменение может быть очень небольшим, например, при взгляде на объект он может затеняться или издавать слабый звук, описывающий его поведение (например, выключатель света может щёлкать).
Интерактивный объект изменяется при взгляде
Заключение
VR — это новая развивающаяся среда, потенциально способная оказать на общество эффект, сравнимый с появлением радио или телевидения. И сегодня мы можем заложить фундаменты в разработке интерфейсов и опыта взаимодействия для этой среды без того, чтобы по умолчанию применять уже существующие решения.
Практическое руководство по VR-дизайну
В сети есть тонны руководств и блогов про дизайн для виртуальной реальности. Но у вас не хватит времени проштудировать их все и выделить наиболее полезную информацию. Поэтому я решил поделиться своими заметками на тему VR. Это не окончательная форма статьи, она будет дополняться по мере развития технологий и подходов. Также приветствуется обратная связь.
Содержание
Памятка для начинающих
Вы новичок в VR? Этот короткий (1-1,5 часа) путеводитель поможет вам сориентироваться в самых важных вещах. К сожалению, без прямого доступа к VR-системе не получится получить полного представления. Наиболее доступные и популярные платформы требуют Android-смартфон. Я рекомендую взять такой, на котором можно будет запускать Daydream. Если вы будете пытаться изучать VR, не попробовав сначала Daydream, то просто потеряете время. Обсуждать VR — это как танцевать про архитектуру. Сначала нужно получить эмпирический фундамент, на котором можно строить последующее обучение.
Фундаментальные принципы дизайна (
Приложение Google Cardboard Design Lab для Android — лучший способ освоения фундаментальных принципов хорошего VR-дизайна, как они представляются на сегодняшний день.
Размышления об эргономике и процессе (
Майк Элгар освещает важные моменты, связанные с эргономикой в VR. Предлагаются разные подходы к обдумыванию дизайнерских решений, о командном процессе создания дизайна и документации.
Дополнительные сведения (
Напоследок взгляните на действительно творческое исследование, проведённое командой Daydream Labs. Оно разбито на три части: взаимодействие, погружение, социальное общение. Эти эксперименты позволяют представить объём работы, необходимой для создания по-настоящему зрелых дизайнерских подходов. Очень много работы.
x. Coda
Итак, добро пожаловать в дизайн для VR. Прежде чем продолжить, хочу отметить, что большая часть представленной выше информации относится к приложениям, основанным на эффекте присутствия пользователя (presence-dependent), это сфера развлечений и игр. Рискуя прослыть Капитаном, всё же подчеркну:
Существуют фундаментальные различия между приложениями, основанными на присутствии (presence-dependent), и задача-ориентированными (task-focused).
Пользовательский интерфейс, создаваемый для игры, никогда не будет удовлетворять потребностям приложения для повышения производительности труда. Я думаю, что на этапе развития индустрии ошибочное применение разных подходов будет главным источником неудобств при работе с VR-приложениями.
Основные принципы
«Слух — это разновидность зрения, сразу дающее полное представление о сцене»
Алекс Фааборг (Google), Голоса VR, эпизод #423
Камера (Поле зрения пользователя)
Позиционирование:
Идеальный диапазон расстояний для размещения элементов интерфейса, согласно Майку Элгеру.
Человеку неудобно фокусироваться на объектах ближе полуметра. А всё, что дальше 20 метров, теряет эффект глубины, «трёхмерность». Экраны и оптика современных VR-устройств лучше всего позволяют фокусироваться в диапазоне 2-10 метров.
Схема зон размещения разных видов контента, согласно Майку Элгеру.
Алекс Чу, разработчик из Samsung, провёл исследования и выявил оптимальные диапазоны движения головы:
Взаимодействие:
Движение:
Индикаторы наведения:
Текст:
1,5°. Или около 20 пикселей для большинства современных дисплеев.
Размер текста можно вычислить по следующей формуле. Не будем здесь её разбирать, возможно, вскоре появится удобный инструмент для подобных вычисленй.
Среда
Основа:
Ориентирование:
Небо / фон:
Трёхмерному окружению нужно небо, это эквивалент фона. Обычно оно выполняется в виде сферы (с панорамной текстурой, проецируемой эквидистантным или каким-либо другим способом) или куба (с натянутой на грани текстурой). Более подробную информацию можно почерпнуть из прекрасных материалов Тессы Чанг:
Процесс создания дизайна
Процесс создания дизайна в VR требует многочисленных экспериментов.
Посмотрите это видео от команды Google VR (23:00–34:00), там рассказывается о подходе к процессу создания дизайна VR-продуктов, используемом в Daydream Labs:
Инструменты
Набор дизайнерских инструментов для VR находится на самом раннем этапе становления. Не существует универсального решения для внедрения ясного процесса создания дизайна, при котором все инструменты работают вместе и дополняют друг друга. Так что приготовьтесь с головой окунуться в технические подробности, впереди много скучного.
Прототипирование и макет
90% вашей работы над дизайном, особенно в начале, будет связано с прототипированием. Так что предлагаю вам список найденных мной инструментов, удачных и не очень.
Примечание: список далеко не исчерпывающий. У меня пока нет очков HTC Vive, для которых есть прекрасные инструменты для создания дизайна, например, Tilt Brush. Для Oculus есть Medium и Quill. Движки Unity и Unreal имеют возможность создавать рабочие окружения для «комнатных» (room-scale) VR-платформ, которые также в процессе выпуска.
Я пока не нашёл ничего, что можно отнести к этой категории. Надеюсь, скоро это изменится.
Есть статья, посвящённая последним новостям про Unity.
Запуск ожидается в конце года.
Моделирование
Пользовательское тестирование
Итак, у вас есть идея. Как её протестировать на пользователях? Пока что доступна лишь одна специализированная VR-платформа: Fishbowl VR. Кое-что придётся настраивать вручную, хотя вам в первую очередь захочется получить:
Словарь
Оборудование
HMD: Head Mounted Display, шлем/очки виртуальной реальности.
Системы отслеживания движений
Tracked: в tracked-системе известна не только ориентация головы, но и позиция VR-устройства в пространстве. Это позволяет наклонять голову вбок и вперёд/назад, а также приседать и вставать на цыпочки.
Room scale: «комнатная» система, использующая достаточно большое отслеживаемое пространство, в котором пользователь может свободно перемещаться. Иными словами, можно ходить по комнате.
Inside out tracking: «отслеживание наоборот». Используется в HMD.
Оптика
Дисплей: экран VR-устройства. Сегодня все системы используют LCD-экраны, с плотностью пикселей как минимум 400 ppi.
Линзы: все HMD используют линзы, установленные перед дисплеями, чтобы пользователи могли сфокусировать взгляд на изображении.
Бочкообразная дисторсия: для коррекции создаваемых линзами изображений движок генерирует изображение с бочкообразной дисторсией. В результате изображение выглядит чётче.
IPD, Inter-pupilary distance: межзрачковое расстояние. Используется для оценки расстояния между глазами человека. Это индивидуальный параметр, влияющий на стереоскопический эффект, который и создаёт иллюзию глубины.
FOV, Field of view: поле зрения дисплея в градусах, по вертикали и горизонтали.
Единицы измерения
PPD: Pixels per degree: пиксели на градус. При печати мы используем DPI (точки на дюйм), экраны оцениваем в PPI (пиксели на дюйм), а в VR используется PPD. Зная этот параметр для каждой платформы, вы сможете делать более качественные и реалистичные дизайны.
Метры: в виртуальных сценах всё измеряется в метрах. Это верно для WebVR (а значит и для A-frame), Unity и Unreal. Никаких футов.
Частота обновления изображения
В VR используются параметры: «частота кадров» (Frame Rate) для программного обеспечения, «частота обновления» (Refresh Rate) для дисплея и «частота дискретизации» (Sampling Rate) для отслеживания положения в пространстве, движения и ориентации устройства и контроллеров.
Частота кадров: минимум 60 fps, в идеале 120 fps. Сколько кадров в секунду отрисовывает приложение. Это не константа, параметр сильно зависит от процессора и графического чипа. Но нужно стремиться к тому, чтобы на любом устройстве ваш продукт выдавал не менее 60 кадров. Но на сегодняшний день есть серьёзная проблема с VR на Android-браузерах — Chrome ограничивает частоту 30 кадрами.
Частота обновления: минимум 60 Гц, в идеале 120 Гц. Сколько раз в секунду обновляется изображение на дисплее. Все современные VR-платформы обеспечивают минимальное значение. Этот параметр можно использовать для определения, какие смартфоны не будут поддерживаться вашим приложением.
Частота дискретизации: минимум
100 Гц, в идеале 1000+ Гц. Сколько раз в секунду считывается положение в пространстве. Низкое значение этого параметра — одна из главных причин ощущения тошноты при использовании VR. Все современные платформы обеспечивают минимальное значение. В iPhone 6s у IMU (inertial measurement unit, инцерциальный измерительный блок) максимальная частота дискретизации равна 100 Гц. У Android-смартфоном широкий разброс. Вдобавок ко всему, в Chrome для Android частота дискретизации понижена, так что при быстрых движениях вас может быстро укачать.
«Время до фотонов» (Time to Photons / Motion to Photons): минимум 50 мс, рекомендуется 20 мс, в идеале 2 мс. Комбинация частоты кадров, обновления и дискретизации даёт нам величину, которую можно назвать общей системной задержкой, или «временем до фотонов»: это промежуток между действием пользователя и отображением его результата на дисплее. Если он больше 50 мс, это может вызвать дезориентацию. Задержка в 2 и менее миллисекунд уже не замечается.
Платформы
Процесс адаптации, FOV, разрешение, частоты кадров/обновления и методы ввода кардинально различаются от платформы к платформе. Ниже я привёл важную информацию и ссылки на официальные руководства.
Системы без привязки
Такие системы не имеют кабелей, все вычисления выполняются в смартфоне, который также выступает в роли дисплея.
Google Daydream
Одна из наиболее проработанных и доступных платформ. Думаю, она получит широкую популярность. SDK доступен.
Руководства: Обзор от разработчиков
Дата выхода: 10 ноября 2016
Торговая площадка: Android Play Store
ОС: Android (для смартфонов, совместимых с Daydream)
Управление: поворот головы, не отслеживаемый контроллер с тремя степенями свободы, трекпад с двумя кнопками
FOV:
Daydream — лучшая система без привязки.
Cardboard
Я думаю, что Cardboard VR будет быстро вытеснена другими, куда более практичными дешёвыми решениями. С другой стороны, это пока единственная VR-платформа, ориентированная на iOS, так что её нельзя игнорировать.
Руководства: Cardboard Design Lab (Android-приложение), Designing for Cardboard
Дата выхода: постоянные инкрементальные релизы приложения и самой конструкции
Торговая площадка: iOS App Store, Android Play Store
ОС: iOS/Android
Управление: поворот головы, одна кнопка HMD
FOV: 85–100°
Gear VR
Учитывая уровень интеграции Daydream, трудно представить, что комбинация смартфон + наголовный держатель Gear VR сохранит свою ценность. В то же время, система даёт доступ ко всему контенту Oculus Exclusive.
Руководства: UI + Управление и навигация
Дата выхода: 27 ноября 2015 (новый релиз ожидается в четвёртом квартале 2016)
Торговая площадка: Oculus Store
ОС: Android (limited to Samsung Galaxy series phones)
Управление: поворот головы, крестовина + одна ёмкостная кнопка на HMD (в новой версии — кнопки «назад» и «домой»)
FOV: 96–101°
Системы с привязкой и отслеживанием
Это более мощные решения по сравнению с системами без привязки, обеспечивающие отслеживание позиционирования. Но они дороже, требуют определённой подготовки помещения и оснащены внешним кабелем, на который можно наступить.
HTC Vive («комнатная»!)
Это лучший вариант среди систем с привязкой и отслеживанием позиционирования. Прекрасный инструмент для отработки дизайна VR-продуктов, топовая система для профессионалов. Пользовательская база довольно мала, в основном — игровые проекты.
Дата выхода: 5 апреля 2016
Торговая площадка: Steam
ОС: Android
Управление: отслеживаемые контроллеры
FOV: 110°
Vive — лучшая система с привязкой. Раньше я отдавал это звание Rift, но в качестве «комнатного» решения она, судя по всему, работает ещё нестабильно.
Oculus Rift («комнатная»?)
Занимает примерно такую же долю рынка, что и Vive, но качеством похуже и чуть дешевле. Если вам нужна система наподобие Rift, то берите Vive. Единственное различие — доступ к контенту, не имеющий отношения к выбору VR-платформы для практических приложений или в качестве инструмента дизайна.
Руководства: UI + Управление и навигация
Дата выхода: 27 ноября 2015
Торговая площадка: Oculus Store
ОС: Windows
Управление: касание (отслеживаемые контроллеры доступны с октября 2016), геймпад (думаю, его поддержка уменьшится после выхода Touch)
FOV: 110°
Playstation VR
На текущий момент эта система — как игральный кубик. Это самый слабый продукт среди систем с отслеживанием и привязкой, на значительно более дешёвый и имеет самую большую установочную базу — на сегодня продано более 40 млн PS4. Вероятно, это будет хитовый продукт, но вряд ли он будет интересен помимо игр и развлечений.
Руководства: …
Дата выхода: 13 октября 2016
Торговая площадка: …
ОС: Playstation
Управление: геймпад, отслеживаемые контроллеры. Примечание: Sony недавно сообщила, что каждое приложение должно поддерживать геймпады, что усложняет разработку.
FOV: 100°