3D漫游的分类 3D Navigation Taxonomy

在2001年CHI发表的论文中¹，Tan等人提出了一种对3D漫游的分类方法。

当时关于3D漫游（3D Navigation）的研究主要分为两种：一种是发掘有关漫游的认知原则，一种是开发一些具体的漫游技术，用于解决某些特定场景的问题。他们总结了相关的研究如下：

认知原则：

Thorndyke & Hayes-Roth等人：地图和自由探索所获得的空间信息的不同之处；

Darken el al：大型虚拟环境中的认知和设计原则；

Furnas：通过大型数据结构，探索有效的漫游的“可穿越性(traversability)”和“可漫游性(navigability)”；

Bowman：对虚拟漫游的运动方面进行的上层分类；

漫游技术：

-2D：（常常以缩放的方式帮助用户进行漫游）

Masui：以在每个视区内改变搜索区域的方式进行漫游；

Bederson：Pad++，以缩放为主要方式进行漫游；

Igarashi：基于滚动速率的自动缩放，可在滚动速度增加时为用户提供全局文档视图；

Tan等人基于Igarashi的研究，解决了两个问题：如何让用户准确的从全局视图转换到特定的目标区域；还有如何让用户查看某个特定对象。

- 3D：

（同时拥有多个坐标视图）

Fukatsu：同时提供给用户鸟瞰全局图和局部视图；

Stoakley：类似，不过是提供微型的3D世界，而不是鸟瞰图；

Robinett：用缩放的方法让用户快速飞到不同的区域；

Ware：提出“cyclopean scaling”和根据深度调节的飞行，通过物体的距离调节飞行速度。

Elvins：创建3D略缩图（一个微型的虚拟世界）来帮助用户寻找地标；

（扭曲虚拟世界）

鱼眼视图；

透视墙；

Document Lens；

Desert Fog；

Tan等人提出了一个他们认为的初步漫游分类结构，并且根据这个结构来探索关于漫游的设计空间。也就是说，通过画出纵横格子找出所有的可能性，当然有些格子已经被填满了，哪些竟然还没有填满，那没有被填满的格子，就是被遗漏的、值得思考的设计空间。通过这样的方式来发掘新的漫游技术，然后发掘的新技术反过来又启发完善和扩展原本的分类结构。以这样的方式来帮助3D漫游的研究。

Tan等人提出的分类：

* 任务：根据漫游的目的进行分类。

- 探索 Explore：获取勘察信息

- 搜索 Search：确定目标位置，并且移动到目标

- 检查 Inspect：稳定在某个视角观察物体

* 移动控制（Travel Control）： 为了实现以上目的的一些解决方案。

- 移动（Travel）具体指的是：虚拟环境中的视角改变，这个视角信息包括：1、位置；2、朝向；3、速度。

- 对于以上三个方面，设计者都必须提供相应的函数来控制他们的值。这个函数根据这几个方面来确定：1、环境状态；2、用户的状态；3、以上两种的综合状态。

* 用户界面

硬件／输入决定了系统给用户呈现的affordance和用户能的控制自由度（DOF）。

设计者要在硬件限制下，选择一个直观的映射方式，将输入和镜头控制联系起来。通常来讲，输入的自由度都是不足的，必须要设置不同的模式来用于不同场景下视角的控制。如果系统能够有效的识别用户的目的，那就可以做到自动地来根据输入设置模式，否则用户就要自己来选择模式。

P.S. 但是我认为，不一定是根据任务／目的来决定运动的模式，可能是根据环境来决定的，比如飞得高的时候想要飞得快一些，不然由于环境变化太慢（因为远），而导致用户觉得自己运动太慢（其实可能并没有很慢）。

除了输入，输出也是设计者必须要关注的。这一点经常被设计者忽略，但是其实系统给用户的输出（反馈）方式，和是否给用户带来了沉浸感，对于用户是否能有效地完成漫游任务有着极大的影响。所以作者认为，设计者的目标就是要让输出带给用户准确的信息：及时、直观、信息丰富。

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1 Tan, Desney S., George G. Robertson, and Mary Czerwinski. “Exploring 3D Navigation: Combining Speed-Coupled Flying with Orbiting.” In Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 418–425. CHI ’01. New York, NY, USA: ACM, 2001. https://doi.org/10.1145/365024.365307.