3D虚拟环境中的选择技术分类

我们在3D虚拟环境（Virtual Environment, VE）中需要完成的操作有3种：选择物体，操纵（改变）物体，移位（locomotion）。这里来总结一下3D VE中的选择技术的种类。本文根据Argelaguet和Andujar于2013年发表的survey¹，以及相关文献总结。

Ryan，Kopper和Bowan提出的分类²（以用户指出物体的方式分类）

1. Virtual Hand 虚拟手

像现实中一样，用虚拟手来接触VE中的物体来做选择。

2. Pointing 隔空指物

不直接接触物体，隔空指物来做选择。一般是raycasting，从手上发射一条射线指向物体，也有利用视线来选择的。

3. Occlusion 三点一线

眼睛发射射线，但是用手来控制射线的方向。眼、手和物体在同一直线上时选择该物体。

4. Volume-Based 创造体积

让远处的物体或者小的物体更好选择，给物体一个额外的选择范围（虚拟体积）。这种就需要解决一个问题，就是空间内有多个物体时，虚拟体积重合了，如何做选择的问题。现有的方法有，选择接近选择射线的，选择离用户近的，以及列出独立的物体列表进行二次选择。

5. Indirect 非直接选择

用一些其他方式来做非直接选择，比如设计好按某个按钮，某物体就被选择。

我们可以看出，这些选择分类并不是互斥的，比如虚拟手和隔空指物都可以和创造体积的方式结合起来。

Poupyrev和Ichikawa提出的分类³（通过中心性进行分类）

这是二人在1999年发表的论文中提出的分类。

1. Exocentric 非自我中心

直接理解比较抽象，举个例子吧，一种微缩世界（World-In-Miniature）的选择技术就是属于这一类。用户从上帝视角俯视面前的微缩世界副本，然后在这个副本中选择想要的物体，选中后本来的世界中的物体也会被选中。这种把用户脱离出选择空间的方式就是非自我中心的方式。按照Poupyrev和Ichikawa的分类，该类包含微缩世界技术（World-In-Miniature）和缩放世界抓取技术（Scaled-world Grab）。

2. Egocentric 自我中心

这一条就是和上面相对的，以用户自我中心来进行的选择。包括虚拟手（virtual hand）和虚拟指针（virtual pointer）。其中虚拟手包括了标准的虚拟手和可以延伸的虚拟手（著名的有如go-go技术⁴），虚拟指针包含了射线（ray-casting）等技术。

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1 Argelaguet, F., & Andujar, C. (2013). A survey of 3D object selection techniques for virtual environments. Computers & Graphics, 37(3), 121-136.

2 McMahan, R., Kopper, R., & Bowman, D. (2014). Principles for Designing Effective 3D Interaction Techniques. In K. Hale & K. Stanney, Handbook of Virtual Environments (Vol. 20143245, pp. 285–311). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b17360-16

3 Poupyrev, I., & Ichikawa, T. (1999). Manipulating objects in virtual worlds: Categorization and empirical evaluation of interaction techniques. Journal of Visual Languages & Computing, 10(1), 19-35.

4 Poupyrev, I., Billinghurst, M., Weghorst, S., & Ichikawa, T. (1996). The Go-go Interaction Technique: Non-linear Mapping for Direct Manipulation in VR. In Proceedings of the 9th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (pp. 79–80). New York, NY, USA: ACM. https://doi.org/10.1145/237091.237102