做一台VR街机有多难?

作者:芙兰西斯
2023-07-01
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编者按

本文来自 GDC 官方 Youtube 频道,原内容形式为视频演讲,indienova 对其进行了编译整理,以图文形式分享。原链接见文末。

  • 演讲人:麦克·布里奇曼(Mike Bridgman)
  • 译者:芙兰西斯

正文

伴随着元宇宙概念的浪潮,虚拟现实(VR)产业蓬勃发展。如今,借助 Oculus Quest 这样的设备,玩家足不出户就能享受到沉浸式的游戏体验。而 MajorMega 公司选择了不同的方向,以“创造属于未来的街机”为目标,开发了多款体积更为庞大的 VR 游乐设备。MajorMega 的旗舰产品 Hyperdeck 不仅支持多人游戏,还能通过活动地板、风扇、加热装置和射击控制台等装置,实现家用设备难以企及的效果。他们的最新产品是海绵宝宝主题的双人 VR 街机。

然而正如同爱迪生经历上千次失败才最终发明出电灯,打造新产品的过程必定不会一帆风顺。在这场 GDC 演讲中,MajorMega 的创始人之一麦克·布里奇曼(Mike Bridgman)分享了他们在开发 VR 街机时所遭遇的挫折与挑战,以及从中总结出的经验。

一切始于火星

数年前,MajorMega 曾为国家地理(National Geographic)设计过一款模拟火星登陆的 VR 游乐设备:六自由度的旋转吊椅,它能灵活地平移或旋转,模拟出多种运动轨迹。开发团队在这款设备上投入了诸多心血,它也在为期一周的曼哈顿开放游玩中收获了不少好评。从这个项目中,他们总结出了如下经验:


1. 快速迭代很重要

尽管经验可以分享,但在推进项目时,开发者还是需要亲身尝试、犯错,做出相应调整,然后再犯错,再调整。不断重复这个过程,从错误中学习,让产品快速迭代,才能最终实现完美的效果。


2. G 力可以模拟

如果只是让玩家戴着 VR 眼镜看一段画面,同时坐在吊椅上飞来飞去,那很多人都会出现晕动症,这是因为他们感受到的 G 力和看到的画面并不相符。

举个例子,假如你坐在类似下图的虚拟过山车上,重力正常向下,但眼前却是过山车飞驰的画面。此时,由于内耳接收到的信号不符合预期,没有带来坐在过山车上应有的感觉,你很可能会感觉头晕目眩。

这时,如果把装置向后倾斜,制造出一种推背感,同时反向调整游戏画面,抵消这种旋转。这样一来,就实现了某种中间状态:戴着 VR 眼镜的玩家并没有接收到旋转的视觉信号,但他们能感受到重力的偏转。尽管模拟的 G 力效果并不完美,但却能带来近乎真实的感受,有效防止玩家眩晕呕吐——对公共场所的娱乐设备来说,这一点真的很重要。

此外,麦克也提到,出于行业规定,他们会将设备运行时的实际 G 力控制在 1G 以内。


3. 运动幅度可以放大

运用类似原理,把装置向后倾斜,同时让游戏画面呈现出更大的倾斜度,就能营造出更加强烈的倾斜感。如此一来,玩家就能在安全状态下获得更惊险刺激的体验。MajorMega 通常会让游戏画面倾斜的幅度达到实际的四倍,这也是他们反复试错与调整后得到的最优解。

现实不随 VR 动

尽管上一款产品颇受欢迎,但不是每个项目都能有数百万美元的预算,这样巨大的装置也不适合放在游戏厅里。不过它为 MajorMega 指明了方向:从头设计一款 VR 街机,让玩家无需在现实中移动,就能利用简单的装置感受到动态十足的 VR 效果,同时还能避免产生恶心感。在此阶段,他们发现下列方法有助于实现“仅在 VR 中运动”的理念:


1. 避免加速和转向,加大风量

如果不能移动玩家在现实中的位置,那么就要避免在游戏中出现加速或转向画面。MajorMega 制造了下图中这款名为 HyperRoom 的原型机,其中包含一个简易的控制台和大量风扇。游戏开始时,随着视野逐渐从车斗中升起,风扇开始运作,呼啸的狂风会让玩家感觉置身车顶。同时,由于卡车一直在正常行驶,没有加速或减速,所以玩家不会觉得眩晕恶心。


2. 垂直移动时的振动感

很多开发商会用 5.1 或 7.1 声道的环绕音响来增强临场感。但 MajorMega 发现,一台简单的低频振动器就能为游戏带来精准而真实的振动效果。它就像是只会振动不会发声的音响,连接到重低音声道上即可运作。游戏中出现爆炸、枪击或者电梯运行之类的场景时,地板就会随音效振动。


3. 需要真正的随机性

为了模拟路面的颠簸感,MajorMega 为游戏加入了非常基础的音效和振动效果。但他们发现,大脑很快就会习惯这种规律的节拍,然后逐渐感到麻木。于是,他们试着用简单的 Math.random 函数来增加一些随机性,但产生的效果还是有些刻板。最后,MajorMega 找到了更好的解决办法:柏林噪声函数(Perlin noise)。这种算法常被用于生成地形,而在这款游戏中,它能实现自然生动的音效和振动,大大提升游戏的沉浸感。

现实配合 VR 动

从上一台原型机中积累了一定经验后,MajorMega 决定更进一步,为 VR 街机加入现实中的运动效果。他们搭建了一个三自由度平台,可以沿 X、Y、Z 三个直角坐标轴的方向活动。在尝试了气囊、弹簧和其他装置之后,他们最终决定使用电动起降器来驱动平台,因为它平价、易维护、体积也更小。等到安全护板和其他设备安装完毕,这台被称为 VR Speakeasy 的简易街机被放到了快餐店的仓库里供玩家测试。MajorMega 会研究玩家出现恶心感和厌倦游戏情绪的时间,然后不断更新迭代,直到解决掉这些问题为止。这个过程帮助他们发现并纠正了不少错误,打造出了更成熟的 VR 街机。


1. 风向不(总)是那么重要!

在这款街机的早期研发阶段,MajorMega 在玩家正上方设置了风扇。但后来他们发现,如果先吹一阵狂风,然后停下风扇,并在游戏里显示直升机的画面,接着重新打开风扇——无论风来自何处,玩家都会认为它是直升机从上方吹来的。意识到玩家对风向的感知基本完全依靠视觉效果后,他们决定撤掉正上方的风扇,留出空间给别的装置。


2. 移动和发热需要搭配视觉效果

为了呈现岩浆环境或爆炸一类的效果,这台街机还配备了红外线加热器,它能利用电磁微波迅速加热身体里的水分,让玩家立刻感受到热量。

下图来自 MajorMega 为这台 VR 街机设计的首批游戏之一:《H.A.I.R》。在一场战斗中,玩家会受到敌人的激光攻击。起初,MajorMega 没有设计特殊的视觉效果,只是用加热器模拟激光带来的灼热感。有些玩家感觉这很有意思,但也有人并未留意到这点。但在画面中加入了炫目的红色光效之后,这股热量立刻就变成了游戏的焦点。几乎每个玩家离开街机时的第一句话都是:那个加热效果真是太炸了。

与之类似,为了体感效果而设计的视觉元素还有飞船四周的弹簧。这些弹簧能给画面带来运动感,即使周围没有树木、建筑一类的位置参照物,玩家也能清楚感受到脚下的地板正在活动。


3. 鱼缸效应:玩家会有局促感

麦克曾带着他的妻子一起测试这款街机,但在大家面前,她始终有些放不开,只有等屋里剩下他们两个人之后,才玩了个尽兴。这也引发了 MajorMega 的思考:当游玩公共场所的街机时,玩家会无可避免地引发路人围观,如何才能避免这种局促感呢?他们的解决方法是将玩家近乎完全遮挡起来,营造出一个私密空间。这样他们才能摆脱外界的视线干扰,全身心沉浸在游戏世界中。


4. 触觉反馈的帧率需要达到 240+FPS

最后,在测试和调整活动地板的过程中,MajorMega 会逐帧设置起降器的位置。你可以把起降器的活动路径想象成一组台阶,每一帧代表一级台阶。如果“台阶”之间相隔太远,升降时就会有很强的顿挫感。他们发现,当帧率为 90FPS 时,站在活动地板上时仍能感觉到马达的顿挫。只有达到 240FPS 后,起降器的活动才变得丝滑流畅、毫无机械感。有趣的是,麦克在网上认识了一位 VR 控制器的开发者,他设计的控制器内置触觉反馈功能,可以让玩家感受到剑刃相接时的碰撞感,或是长鞭挥舞时的反冲力。这位制作者也提出过相同的看法:帧率超过 200FPS 时,玩家得到的触觉反馈才会足够自然流畅。

把方向盘交给玩家

到目前为止,MajorMega 的游戏都有固定的移动轨迹,因此他们能用各种方式避免玩家出现晕动症。但如果让玩家自己掌控方向盘,事情就没那么容易了。而他们新的原型机 Hyper Drive 正是这样一款作品:前排是驾驶位,通过检测玩家头部设备的偏移,模拟摩托车的倾斜,后排则安装了类似 HyperDeck 中的炮台。

多番打磨后,以 Hyper Drive 为蓝本打造的 SpongeBob SquarePants Dynamic Duo 正式在奥兰多游乐设备展亮相,这是一款海绵宝宝主题的双人 VR 街机。在游戏中,前排玩家要驾驶外卖车在比奇堡穿梭,而后排玩家要把蟹皇堡准确无误地发射到顾客手中。

为了设计出真正自由的游戏,MajorMega 克服了重重挑战,也从中收获了宝贵的经验:


1. 闭门造车行不通

在制作 Hyper Drive 时,MajorMega 花了不少时间讨论街机屏幕的位置。他们想出了一个“绝妙”的点子:把屏幕放在街机的正前方,两侧采用透明设计。这样一来,围观者就能同时看到玩家动作(正面)和游戏画面。但当他们把这款原型机带到展会上时,所有人都在问:“你们为啥要把屏幕放在背面?这面是要靠墙放的。”

MajorMega 这才意识到了问题:他们始终没有了解过玩家的看法,没有考虑过场地方的需求。整天坐在电脑前,只凭自己的想法做出各种决策是行不通的,要多走出去看看,多与人交流,倾听他们的反馈,才能做出符合玩家心意的产品。


2. 避免横摆,或是加上护栏

在自由驾驶的情况下,如果想避免玩家出现晕动症,最简单的方法是不让他们左右摇摆,就像《间谍猎人》(Spy Hunter)那样,进行方向操作时只会变换车道。尽管这种游戏机制也很有趣,但可能会让玩家感到局限。

如果不想放弃左右摇摆的设计,那么最好在地图中加入护栏来引导方向。毕竟不是每个玩家都有驾照,如果驾驶者喜欢四处乱撞,后排的玩家恐怕很难忍住不吐。

在护栏设计上,MajorMega 也花费了一番心思。当玩家以较轻的力度撞上护栏时,会被反作用力推回赛道。但如果是快速、猛烈地撞击护栏,他们就会穿过去,飞到地图外,然后在一阵黑屏后重新回到赛道中央。这样玩家既不会因为力道太强感到恶心难受,也为自己的失误付出了代价。


3. 不用过度追求真实的物理效果

在这台街机的开发初期,MajorMega 设计了较为真实的物理效果。玩家冲上斜坡时会笔直飞出去,然后轰然坠地,这样的剧烈震荡很容易让人头晕。于是他们采用了类似初代《超级马力欧兄弟》(Super Mario Brothers)的设计——起跳速度很快,但下落速度较慢。玩家在浮空时有一定操作空间,可以调整位置,校准方向。这样反而能给玩家带来更好的游戏体验。

问答环节

在最后的问答环节中,麦克也介绍了街机设计过程中的一些其他考量。


无障碍设计

尽管一台不断摇晃的 VR 街机很难真正做到无障碍,但在研发 HyperDeck 的过程中,MajorMega 仍然考虑到了无障碍设计。街机的内部有足够容纳轮椅的空间,还配备有方便轮椅进出的活动斜坡。玩家固定住轮椅后,就可以正常进行游戏。

但 Mike 也提到,对于一台街机而言,场所经营者掌握着最终的决定权。在 HyperDeck 推出后,大部分人最先问的不是设备价格,而是它的体积。因为如果场地放不下,那么价格就毫无意义。而轮椅用的斜坡需要占用一定空间,所以无障碍设施能否投入使用,很大程度上取决于经营者的想法。


教程和难易度

让自己的游戏“易于上手,难于精通”是许多开发者的追求。然而,街机游戏的受众广泛,其中也包括许多初次接触 VR 游戏的玩家,实现这种平衡就显得尤为困难。

海绵宝宝主题的街机操作起来简单易懂,就和骑摩托车差不多,所以 MajorMega 只在开头设计了非常简短的教程,让玩家能尽快投入游戏。而在前一款游戏《H.A.I.R》中,教程只会在玩家没能顺利进行游戏时弹出,比如,若敌人出现时,玩家没有开火,就会有提示告诉他们该如何操作,而熟练的玩家完全不会受到教程界面的干扰。


游戏时长

曾经有人说,VR 游戏的时间越长,玩家的沉浸感就越强,从他们身上赚的钱也就越多。所以 MajorMega 最初把 HyperDeck 的游戏时长定在了 15 分钟左右。但等到它上市后,却引起了很多不满,因为玩家不想在后面排队等太久,所以他们把时长缩短到了 8 分钟左右。海绵宝宝主题街机的游戏时长则在 3-6 分钟左右。

从 MajorMega 的经验来看,大部分场所经营者更倾向于 5 分钟左右的单次游戏时长。对于开发者而言,最好的办法还是给经营者留一些选择空间。


原链接:https://www.youtube.com/watch?v=uj8841GQuyc
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