Techviz：手指追踪技术在专业工程领域的5个经典使用案例

Techviz：手指追踪技术在专业工程领域的5个经典使用案例

如今许多行业都在其流程中都开始应用AR和VR技术。对于大多数用例来说，传统的手持式控制器已经可以满足产品设计和生产过程的需要。但对于一些追求精确的用例，在VR中需要增加手指追踪和触觉反馈才能达到较高的VR体验。

用户在VR中探索汽车CAD模型，同时还需要进行着人体工程学研究。这需要实时可视化用户的三维数据。但无实物与汽车模型互动，感受虚拟现实中的每一个零件的位置则需要应用手指追踪技术。在本文中，我们将会探讨手指追踪技术在专业工程领域的一些经典案例，并以此为线索讨论在VR体验中加入手指追踪技术究竟有何优势。

VR体验中的手指追踪应用

手指追踪是一种手部追踪的另一种追踪方式，目的是在一些精确的用例中使用体验者的真实手部模型代替传统的VR控制器。当用户在VR中体验与CAD模型进行交互时，手指追踪技术可以实时精确的追踪每一根手指的准确位置，且不受速度或手部运动限制，从而最大限度的还原VR体验中使用手部与模型互动的真实感，提升用户的沉浸体验。

基于手指追踪的触觉和力反馈设备能够为用户营造一个完全沉浸式的体验。在VR中与1:1 CAD模型互动时，用户将能够感受到模型不同部分的凹凸、质地以及硬度。这使得用户在抓取虚拟物体或需要与其互动时为手指创造阻力，从而提升互动的真实感。

想要实现交互式虚拟现实技术准确追踪手指运动有很多方式。例如在TechViz软件中就支持使用带有力反馈的虚拟现实手套，TechViz与许多带有传感器和力反馈的追踪设备相兼容，如ART手指跟踪设备或Cyberglove等。

手指追踪和手部追踪的区别

一些市面上较为常见的高级虚拟现实头显的外部相机或传感站能够实现对用户手部位置、深度、姿势和方向的跟踪，这就是我们所常见的手部追踪。追踪数据由VR系统统一收集，并把用户的手部运动转化为在VR环境中的三维表现。但这种手部追踪方案通常也不如单个手指追踪来的更加精确。手指追踪和手部追踪两种跟踪方法的选择取决于用户的使用需求与当前用户所拥有的虚拟现实系统。

手指追踪的经典使用案例

近年来沉浸式VR体验在各行业的受欢迎程度与应用程度一直在稳步上升。下面我们来看看与“传统 ”VR手部追踪相比，使用完整手指追踪系统的VR体验有哪些优势。

1. 人体工程学与可达性研究

带有触觉和力反馈功能的手指追踪手套对于汽车设计中的人机互动的虚拟现实评估场景至关重要。例如，想要了解驾驶员是否能够在驾驶状态下触碰到汽车驾驶室内的所有控制按钮是非常重要的。在驾驶室内进行可达性研究时，带有触觉反馈的虚拟现实手指追踪技术必不可少。

2. 在三维模型中加入二维元素

触觉反馈和手指追踪技术对于车载人机界面（HMI）的用户体验评估至关重要。特别是涉及到与数字仪表盘、数字信息娱乐系统或导航系统的交互时。其目的是模拟独立二维应用的触摸感应并实现互动，从而实现将二维元素完美集成到在三维模型中。

3. 高度沉浸式的设计评审

应用手指追踪技术进行项目审查和演示，可大幅加快产品设计的进程。这使得每个利益相关者都能在VR体验中更加真实、自然的参与CAD模型的评审，即使他们之前完全没有使用VR进行设计评审的经验。当然在产品设计中，手指追踪也能提供更精确且相对安全的方式让设计师与虚拟对象进行互动，从而进一步减少设计失误，有效节省产品设计研发的成本与时间。

4. 无需使用传统VR控制器，在一些特殊虚拟培训场景中彻底解放双手

手指追踪技术能够在VR体验中为用户提供高保真度的互动。在某些特殊培训场景中当工人需要在场景中用到手指进行一些精细的操作时，手指追踪技术的优势便体现的淋漓尽致，例如硬件技术人员在某些场景中的维护或装配线培训。在虚拟现实模拟中真实的手部控制模拟有助于帮助受训者更加快速学习技能；有效避免混乱操作和操作失误，从而提供更准确的培训评估结果。

5. 远程协作提升交流体验

在一些国家手势、手语是一种情感的表达，交流中适当的手势表达能够让他们在交流中更加自然、自信。因此将手部和手指的动作越精确地再现到VR中，交流就越容易。在VR远程协作中添加手指追踪功能，可以让用户在虚拟世界中的化身再现用户在现实世界中与人面对面交流时的手势。将非语言交流添加到VR中，能够进一步提升远程协作中的交流体验，减少沟通障碍，提高整个团队的效率。

在工程领域中应用手指追踪技术的优势

在工程领域中应用手指追踪技术，可以直接用手指与CAD内容进行交互，从而不再需要传统笨重的VR控制器，通过触觉和力反馈装置提升VR模拟中的真实感

优势 :

增加了VR体验的真实性: 感知真实性的提高帮助用户更容易对虚拟原型的用户体验、可制造性或人机工程学做出决策。

更深层次的现场感和沉浸感: 在VR中再现用户的手部活动会向用户的大脑表明，其所经历的都是真实的。完全沉浸式的VR对模拟和学习场景来说是非常有益的并且它创造的测试环境是真实而又吸引人的。

更好的用户体验: 专业用途的AR/VR会涉及各种不同的用户，从设计师到工程师再到技术人员。手指追踪与触觉相结合，使交互不需要遵循陡峭的学习曲线。相对于依靠控制器的交互，手指追踪的每一个交互都要实行不同的编程。另外，与未经训练的VR用户合作，对于测试VR原型的用户行为至关重要。

为特殊的使用案例提供更精确的工具: 因为手指有27个自由度，能够感觉到很小的物体，因此是很好的工程学工具。抓住、捏住和扭动手指的动作使工程学的研究变得更加直观。

与同事的合作变得更加容易: 和手互动的方式有很多种。比如指向某个东西的行为比按下一个按钮要自然得多，这对VR协作有很大帮助。

可以在基于投影的VR系统(CAVE系统、Powerwall投影墙)中使用手指追踪进行工作吗？

为了跟踪用户的位置，需要设置外部红外摄像机。但对于非常精确的手指交互，则需要在VR系统中加入带有手指追踪功能的虚拟现实手套。

如何在VR体验中加入手指追踪

一些主流头戴式显示器支持在没有控制器的情况下启用手指跟踪系统，如Meta Quest 2、HTC Vive Pro、Varjo XR-3和VR-3。

对于其他虚拟现实系统，用户则需要在现有的虚拟现实头显上再额外添加一款专业的手指跟踪传感器设备：如，ART手指跟踪设备或Cyberglove等。