苹果Vision Pro手势+眼球融合交互的奥秘

　　毫无疑问，Vision Pro在眼球追踪+手势的融合交互体验上，给AR/VR头戴设备带来了新突破，在用户体验上的提升非常明显。

　　​那么，为什么Vision Pro上这一功能会被如此值得关注呢?为了弄清楚，我们先来看看主流VR设备是如何做的。

　　主流VR和Vision Pro的差异

　　在此之前，很多主流AR/VR产品已经采用这两种技术方案，只不过并未把两种交互方式融合，这其中有几点原因：

　　1，手势方面，包括Quest等主流VR设备以手柄交互体验为主，手势追踪仅作为补充式体验，即便从功能层面可以替代大部分手柄上的按键和功能。

　　而Vision Pro没有手柄，首选方式是通过眼球追踪+手势来完成，当然也提供了辅助功能(含手势射线模式)。

　　2，主流VR的手势追踪必须将手放在摄像头FOV范围内，使用时双手必须微抬或举在身体前面，时间一长就非常累，导致用户体验差。

　　而Vision Pro则拥有6颗SLAM+手势摄像头，其中有两颗向下的摄像头专门捕捉手垂放在腿上的视角。另外，还有两颗斜向下的摄像头同时兼顾SLAM和手势。甚至为了弱光环境下手势识别准确性，苹果还加入了两颗红外LED进行辅助。

　　这种垂直视角的摄像头，专门用于捕捉大部分时间、不抬手的时候的手势，因为很多时候双手应该自然垂放在腿或桌子上，符合人体工学逻辑。苹果Vision Pro是AR/VR中的首家采用这一方案的设备，更是独一份。

　　Vision Pro 直接手势

　　因为苹果在开发文档中也提到，如果使用直接手势(双手直接触碰虚拟物体，比如虚拟键盘等)，需要将双手抬起至头显透镜FOV的视野之内，尽管它的捕捉摄像头范围够广，​必须让双手在FOV可见范围内才行。而多次/频繁的直接手势操作会带来疲劳感，应尽量避免。

　　3，眼球追踪方面，主流VR设备更注重VR应用内的场景，比如VR游戏凝视交互、Avatar眼球动作等，甚至也可以用于注视点渲染提升帧率等，确实提升了游戏体验。

　　Vision Pro凝视+手势捏合

　　而Vision Pro采用的visionOS系统底层逻辑是大量2D窗口交互，包括文字选中、菜单选择都可以通过眼球+手势来完成，这其中眼球+手势融合交互就非常重要。当然，PS VR2部分游戏也提供眼球凝视菜单选项，体验尚可。

　　4，产品定位和价格方面的因素。VR一体机都是在主流价位去推广，通过SLAM摄像头同时完成头显定位和手柄追踪以及手势追踪，因此SLAM摄像头的安装角度主要照顾了头显的定位，而非手势追踪的体验。

　　这也就导致了，包括Quest等VR设备上通过斜向下的摄像头同时来捕捉手势，而双手放在腿部或靠下时完全不在捕捉范围。

　　而Vision Pro高举高打，不在乎售价意在通过高规格硬件提供高规格的体验。

　　当然，这里面还没有提到Vision Pro专门为摄像头、传感器准备的R1芯片，就是为了低延迟处理这些视觉数据，从而实现更精准交互方案，可以说Vision Pro的交互逻辑从软件、硬件、芯片、算法等多方位于一体，是一个鸿沟式的差异。 二、眼球+手势和纯手势对比

　　由上文得知，Vision Pro和之前的VR交互方式上存在较大差异。那么，两种交互方式又带来了哪些差异呢?

　　据青亭网了解，今年4月19日在ACM公布的一份论文“A Fitts' Law Study of Gaze-Hand Alignment for Selection in 3D User Interfaces”中，就明确提到了凝视+捏合的交互类型，并且对手势射线的供5种交互方式进行对比。

　　该论文第一作者Uta Wagner来自于由丹麦奥胡斯大学计算机科学系，这里我们将其中的2类代表“仅基于手势射线”和“基于凝视射线+手势捏合”的测试差异进行对比。

　　2-1，选择目标测试

　　该研究基于菲茨定律研究进行设计，在FOV内不同深度呈现目标来进行“选择目标测试”，如上图，得出的结果是： 吞吐量:凝视射线+捏合(2.1bits)>手势射线(1.4bits); 错误率:无明显差异; 物理消耗：凝视射线+捏合(2)>手势射线(4)。

　　2-2，AR菜单激活和选择测试

　　在进行AR菜单激活和选择测试中，得出的结果是： 速度：凝视射线+捏合(2.5s)>手势射线(4.6s); 错误：手势射线(1%)>凝视射线+捏合(3%); 测试人员的喜好：凝视射线+捏合(6/16)>手势射线(0/16)。

　　论文中所有测试方案

　　基于本论文的研究，得出的结论还有： 1，所有测试方案中，结合凝视的方案在效率更高、速度更快，始终比手势射线表现更优秀; 2，论文中提出的凝视射线+手势射线融合方案性能和其它相当，也比较受测试者欢迎，仅次于凝视射线+捏合; 3，视察因素对平面图像中交互更为不利。

　　综上所述，基于凝视射线+捏合(苹果Vision Pro的方案，只不过它隐藏了凝视射线，但在UI中结合了高光等进行提示)在速度、效率上更高，也最受欢迎。同时，也表明凝视+手势结合的交互方式在今后AR/VR交互中更具潜力。不过要说的体感反馈，当然还是现在的手柄在体验和成本方面优势明显，今后在无手持设备的凝视+手势交互时代，智能手环或智能戒指也有望成为体感反馈的重要工具。

　　参考：Apple、ACM