Google 官方 AR 设计指南

Google 官方 AR 设计指南，手把手教你如何构建完美的 AR 体验！

增强现实设计指南

AR & ARCore 简介

通过将现实世界与虚拟内容融合，增强现实（AR）强化了沉浸式与互动式体验，它改变了我们看待周围世界和与之互动的方式。
ARCore 是用于构建增强现实应用的平台，它可以让大量的 Android 手机支持 AR 功能。ARCore 通过手机的摄像头实现：运动追踪、环境理解、光线估计，利用这 3 种关键性的技术将虚拟内容与现实世界连接在一起。
从根本上说，ARCore 做了两件事： 在移动时追踪移动设备的位置；建立对现实世界的理解。
此规范中的最佳实践将帮助您设计出引人入胜的移动 AR 体验。
资料根据基础研究、教育、购物、创意、游戏等早期 AR 应用制作，这些指南将持续发展成为全面的 AR 行业规范。

环境

1. 现实世界的环境

AR 的设计意味着为许多不同环境进行设计。

从私人空间到广阔开放的现实环境，考虑人们可以在哪里使用您的应用，预测并传达任何可能会影响用户身体能力和运动的潜在问题。
对于公共场所，要考虑特殊的情况。这可能包括追踪和遮挡等问题，具体取决于虚拟物体和在场人员的数量。还要考虑移动手机和使用 AR 时，可能会引起不安全或者阻碍了与现实世界的互动。
让用户清楚地了解任务所需要的空间大小，从桌面到整个房间，再到世界范围。

2. 增强环境

一个被增强的环境由摄像头捕获的真实画面与虚拟内容（如：数字物体或信息）结合组成。
当你的手机在现实世界中移动时，ARCore 会通过一个名为并行测距与映射（或 COM）的过程来理解手机相对于周围世界的位置。 ARCore 会检测捕获的摄像头图像中的视觉差异特征（称为特征点），并使用这些点来计算其位置变化。
这些视觉信息将与设备 IMU 的惯性测量结果结合，一起用于估测摄像头随着时间推移而相对于周围世界的姿态（位置和方向）。
通过将渲染 3D 内容的虚拟摄像头的姿态与 ARCore 提供的设备摄像头的姿态对齐，开发者能够从正确的透视角度渲染虚拟内容。渲染的虚拟图像可以叠加到从设备摄像头获取的图像上，让虚拟内容看起来就像现实世界的一部分一样。
持续发现：

ARCore 可以持续不断的改进对现实环境的理解，它可以对水平和有角度的表面上的特征点进行归类和识别，并让这些特征点作为平面供应用程序使用。
目前可能会影响准确识别表面的因素包括：

• 无纹理的平面，如白色办公桌；
• 低亮度环境；
• 极其明亮的环境；
• 透明反光表面如玻璃；
• 动态的或移动的表面，如草叶或水中的涟漪。

当用户遇到上述环境限制时，请告知出错的地方，并指出正确的方向。

用户细节

1. 用户运动

用户才刚刚开始熟悉 360 度环境，在最初的 AR 体验中，由于 2D 移动交互形成的习惯，用户倾向于保持静止。

如果 AR 体验需要探索，或者用户在沉浸体验时不倾向于移动，这时将需要引导。例如：将虚拟角色略微偏离视野，从而迫使用户移动来进行探索。

2. 用户阶段

根据每个用户的环境和舒适度，运动可以分为四个阶段：

• 坐着，双手固定；
• 坐着，双手移动；
• 站着，双手固定；
• 全方位的动作。

对于每个阶段，关键的在于：

• 设计舒适，确保不会让用户处于不舒服的状态或位置。避免大幅度或突然的动作；
• 当需要用户从一个动作转换到另一个动作时，提供明确的方向；
• 让用户了解触发体验所要需的特定动作；
• 对移动范围给予明确的指示，引导对用户的位置、姿态或手势进行必要的调整。

3. 可访问性和易于访问

如果用户无法四处移动，请提供其他备选体验。

例如：不要鼓励用户靠近，而是强调其他活动，比如对物体交互或转换。
当用户疲劳时，要记住他们可能会减少移动。从任何角度让文本和注释清晰易读，将变得非常重要。

用户舒适度

注意用户的身体舒适度。
长时间举着移动设备可能会很累人，在体验的所有阶段考虑用户的身体舒适度，注意游戏体验的时长，考虑用户何时可能需要休息一下。
让用户暂停或保存他们的进度，即使他们切换现实中的位置，也可以轻松地继续中断的体验。

降低用户的挫败感

尽量提前预估并减少用户的挫败感。
预估用户实际空间的限制：室内和室外、实际的物理尺寸、或任何障碍，包括家具、物品或人。虽然仅仅通过应用无法知道用户的实际位置，但尽量提供建议或反馈以减少用户的挫败感。

• 不要让用户向后退，或进行快速、大范围的身体动作；
• 让用户清楚地了解体验中所需要的空间大小；
• 提醒用户注意周围环境；
• 避免将大物体直接放在用户面前，因为这样会导致他们后退。

创建和添加虚拟资源

1. 平面识别

平面识别包括两个步骤：寻找表面和检测表面。
（1）发现平面
为了检测平面，ARCore 可以识别出视觉上不同的特征点，为用户提供有关如何扫描环境的明确指引。

此外，通过清晰的视觉提示，来引导用户如何正确移动手机，以准确捕捉他们的环境。例如：提供动画来帮助用户了解所需进行的移动，比如顺时针或圆周运动。
（2）检测表面
提供明确的表面检测反馈。
当用户扫描他们的环境时，为用户提供下一步应做内容的引导提示（例如：放置物体或改变手机的移动）。

通过以下最佳实践来引导后续步骤，建立用户信心并减少挫败感：

• 设计无缝的过渡： 当用户快速移动时，系统可能会无法追踪。在发现表面和检测表面之间设计平滑和微妙的过渡；
• 标明检测到哪些表面 ：在未检测与已检测的表面之间做出区分。考虑通过视觉上的半透明来凸显出已检测的表面；
• 以视觉一致性为目标：为了保持视觉的一致性，每种状态的视觉信息也应具备公有的审美属性；
• 使用渐进式表达： 应当及时和准确的传达系统当前的状态变化，通过视觉高亮或文本显示可以更好的表达出表面检测已成功。

（3）多个表面
通过可视化表面来协助用户放置虚拟物体。

高亮显示那些已检测、并准备好放置物体的表面；在不同平面之间构建视觉差异，以避免在后续放置 3D 资源时发生混淆；仅在视觉上高亮显示用户正在浏览或指向的表面，但值得注意的是，不要一次高亮多个表面。

2. 最佳放置范围

（1）场景分区
最佳放置范围有助于确保用户将物体放置在舒适的观看距离内，设计便于更深入的理解。
手机屏幕上有限的视场会对用户感知深度、尺度和距离带来挑战，这可能会影响用户的使用体验，以及与物体交互的能力。尤其是，对深度的感知会根据物体的位置而发生变化。
例如：将物体放置的离用户太近，会让人感到惊讶甚至是惊恐。此外，让大物体放置在离使用者过近的位置时，可能会令他们后退，甚至撞到他们周围的物体。
为了帮助用户更好的了解周围环境的深度，可通过将屏幕划分为三个区域来考量舒适的观看范围：下区、上区、中区。

• 下区 ，离用户太近：如果物体没有遵照期望，而放置的离用户过近，用户很难看到看到完整的视野，从而强迫用户向后退。
• 上区 ，离用户太远：如果对象被放在上区，用户会很难理解“物体缩小与往远放置物体（近大远小）”之间的关系。
• 中区 ：这是用户最舒适的观看范围，也是最佳的交互区域。

注意，三个区域的划分是相对于手机的视角。
（2）最大放置距离
引导用户在场景中放置物体，帮助用户避免将物体放置在场景内不舒服的区域中。

使用最大默认放置距离有助于确保对象放置在舒适的观察距离上，也可以保证用户在连续拖动时，保持物体的真实比例。
（3）目标位置
目标位置是指最终放置物体的位置。

在用户放置物体时通过可视化指示引导用户，阴影可以帮助指明目标位置，并让户更容易了解物体将被放置在已检测表面的什么地方。

3. 放置

物体放置是指将虚拟内容放在真实环境中，可以自动或手动放置物体。选择最适合你的交互方式。
（1）自动放置

自动放置是应用控制的，在场景中自动放置物体。一旦检测到表面，虚拟物体就会自动填充场景。
自动放置适用于以下情况：

• 虚拟环境已经增强了整个现实空间，例如一个魔法界面或者 RPG 游戏；

• 非常少或者完全不需要交互；

• 不需要精确的物体位置；

• AR 模式所需要，在启动时就自动开启。

  （2）手动放置
  手动放置是用户控制的，指的是用户可以在场景中实际放置和移动物体。这可能包括锚定一个游戏空间、或者设置一个位置来开启 AR 体验。
  点按即可放置物体
  允许用户通过点击场景中的位置，来拖放预先选择的虚拟物体。
  点击行为通常对用户来说是非常自然的，以下情况下效果更佳：

• 在放置之前，虚拟物体不需要进行显著的调整或转换（缩放/旋转）

• 提供快速放置

当同时将多个物体放置在场景时，点击行为并不方便。可以在点击时，让多个物体堆叠出现。
拖动来放置物体
这是高精度物体放置的理想选择，允许用户将虚拟物体从库中拖动到场景中。

用户不太熟悉拖动行为。提供拖动行为的明确指引和说明。
拖动行为最适合：

• 虚拟对象需要进行重大调整或转换；
• 需要高精准度的放置；
• 规模是体验的关键部分。

当用户事先并不了解放置手势时，拖动行为无法很好的工作。
自由放置
在未检测到平面时也可以放置物体。

如果未检测到曲面，让用户知道该物体并未准确放置到曲面上。此外，引导用户成功放置物体，如果虚拟物体出现在没有表面检测的环境中，则会造成混淆，因为物体可能看起来像是悬浮的，这也阻碍了用户用更意义的方式与物体或空间进行交互。
如果是有目的让物体悬浮或上升，请为用户提供清晰的视觉提示和引导。
以下两点对用户有进一步的帮助：

• 禁止任何输入直到表面检测完成，这可以防止用户在没有检测到平面的情况下，将物体放置在场景中。
• 提供尚未放置物体的视觉或文本反馈。例如：使用悬停动画和文本来传达出用户下一步应该做什么。

与虚拟资源交互

1. 选择

选择允许用户辨别、操纵虚拟物体，以及与虚拟物体交互。
设计直观的物体选择：

创建视觉指示，高亮那些可以与用户交互的物体。尤其是在可选择多个物体的情况下，将变得非常重要。
应保持虚拟物体原本的视觉完整性，同时注意不要让视觉凌驾于虚拟资源之上。

2. 平移

平移允许用户沿着表面移动虚拟对象，或从一个表面移动到另一个表面。
（1）平移

为了移动物体，用户可以选择它，并用手指沿屏幕拖动或实际的移动手机。
（2）多表面平移
避免在平移过程中突然变换或缩放比例。

请记住以下几点：

• 在视觉上区分两个表面；

• 避免突然的变化，这可能是由于改变缩放而引起的错觉；

• 在用户松开手指前，在表面上显示即将放置的位置。

  （3）平移限制
  增加最大平移限制:：
  
  添加最大平移限制，可以防止用户将场景中物体平移的太远，以至于无法查看或操作。

  3. 旋转

  旋转可以让物体朝向你所期望的方向，旋转分为自动和手动。
  手动旋转： 通过双指手势进行手动旋转，为避免与缩放冲突，要求双指在水平方向同时朝同一方向移动。
  自动旋转： 尽量避免自动旋转，除非这是体验中有意设计的一部分，长时间的自动旋转可能会令用户感到不安。例如：如果物体的方向被锁定为朝向用户，当手动更改物体方向时应限制自动旋转。

  4. 缩放

  缩放是指放大或缩小物体大小的能力。
  （1）缩放
  
  缩放常用捏合手势执行。
  （2）约束
  
  添加最小和最大缩放限制，来获得最佳体验。允许较小的缩放比例用于精确的组合场景，考虑添加回弹效果来指示最大和最小尺寸。或者，如果物体已根据需要达到实际比例，则添加反馈。
  （3）缩放&可玩性
  
  使用缩放可以让体验更有趣的两个方面：

• 考虑使用缩放在体验中触发惊喜，例如：放置在场景中的大型虚拟角色可以增加惊喜元素。

• 声音也可用于进一步表达缩放，改变音阶可以提高沉浸感。

5. 手势与 接近性

重叠的手势和物体会让用户难以进行选择，也对执行手势造成了不便。
（1）接近性
考虑触摸目标的大小，以便实现最佳的交互。
精准的操控过小或过远的物体，可能对用户来说是一个挑战。

当您的应用检测到物体附近的手势时，应当假设用户正在与它进行交互。尽管目标物体尺寸比较小，但也应当提供合理的触摸尺寸。
（2）意外的手势
为手势和交互创建统一的标准体系。当将手势分配给特定的交互或任务时，应当避免使用类似的手势来完成不同类型的任务。
例如：通过双指捏合手势缩放物体时，应当避免使用此手势来旋转物体。
（3）融合多种两指手势
双指手势通常用于旋转或缩放对象。
这些可以包括：

• 使用食指+拇指旋转；
• 使用拇指+食指，用拇指作为中心，旋转食指；
• 分别独立使用两个拇指。

这些触摸交互应包括为两指手势的一部分。

设计体验

1. UI 组件

UI 设计应以沉浸体验为元素，目的是在视觉上融合虚拟与现实空间。创建一个视觉上透明的 UI，可以无缝的帮助你构建沉浸式体验。
（1）统一浏览体验

尽量避免让用户在场景和屏幕之间来回切换。

这可能会分散注意力并减少沉浸感，考虑减少屏幕上的 UI 元素数量，或尽量将这些控件放在场景本身中。
（2）删除和丢弃

利用用户习惯，将物体拖动到垃圾桶标志来进行删除。
（3）重置

让用户轻松可以重置，在允许的情况下构建重置体验，这包括：

• 当系统无响应时；

• 如果体验是渐进式的，并且任务完成（例如：游戏）。

  （4）权限
  明确应用需要某些权限的原因，仅当用户需要进行体验时，才显示获取表面的权限。否则，用户可能会犹豫是否允许访问。
  明确每个权限的好处和相关性，例如：告诉用户您需要访问其设备的相机或位置的原因。
  （5）错误
  帮助用户轻松从错误中恢复，使用视觉提示、动画和文本的组合，可以为系统错误和用户错误传达明确清晰的解决方案。
  标明现在出现了什么问题，要避免责怪用户，专注于让用户采取正确的行动。
  错误提醒的部分示例包括：

• 黑暗的环境 ：太暗无法扫描。尝试打开灯或移动到光线充足的区域。

• 用户移动设备太快 ：设备移动太快。尝试更慢地移动它。

• 用户阻挡传感器或摄像头： 看起来传感器被阻挡。尝试移动手指或调整设备的位置。

2. 体验

（1）界面
要设计身临其境的体验，但也要增强用户的控制感。

• 覆盖全屏： 除非用户自己明确选择，否则请避免这种情况发生；
• 2D 元素覆盖： 避免连续的 2D 元素覆盖，会极大破坏沉浸感；
• 连续性体验： 避免频繁地让用户反复进入场景，让用户在应用中即可执行主要和次要任务。例如：允许用户选择、自定义、更改或共享物体而无需离开 AR 场景。

（2）初始化
表明从 2D 到 AR 之间的转换，使用视觉技术清楚地指明系统状态。例如：在即将发生转换时，将手机调暗或使用模糊屏幕等效果， 引导与说明 提供完善的引导流程。
允许用户快速开启 AR 体验，并引导用户如何在首次运行中，按流程执行关键的任务，这将有助于指导相关任务并建立保留。
在添加流程引导提示时，请务必：

• 任务完成后解除提示；
• 如果用户重复相同的错误，请提供提示或重新开始关键的视觉引导。

依靠视觉引导，而不是仅仅依赖于文本，使用视觉引导、动作和动画的组合来指导用户。

例如：用户很容易理解滑动手势，可以在屏幕上向他们展示，而不是通过纯文本指令进行通信。
（3）用户习惯
利用用户熟悉的 UI 形式和约定，与标准 UX 交互形式和模式保持一致，同时不要破坏体验的沉浸感。这将会减少对说明或详细引导的需求。
（4）模式- 纵向与横向
提供纵向和横向模式支持，如果无法做到这一点，请选择适合你的体验模式。支持这两种模式可以创造更加身临其境的体验，并提高用户的舒适度。
请考虑以下最佳用例：

• 相机和按钮位置： 对于每种模式，请注意相机的位置如何影响深度感知、空间感知和精确的表面测亮；
• 关键目标位置： 不要移动关键目标，并允许旋转动画；
• 布局： 适当的情况下，更改次要目标的布局；
• 单一模式支持： 如果只支持一种模式，请向用户说明。

（5）音频探索
使用音频来鼓励参与，并增强用户体验。音频可以鼓励用户通过应用探索 360 度的周边环境。要确保声音可以增加体验，而不是分散注意力。
如果要在 3D 物体或 360 度环境中增加音频，请注意以下几个方面：

• 避免同时播放声音；

• 为声音添加衰减效果；

• 当用户没有操控物体时，则可以让音频淡出或停止；

• 允许用户手动关闭所选物体的音频。

  （6）视觉探索
  使用视觉或音频提示来鼓励屏幕外探索。
  
  使用视觉提示来引导用户，探索周边更宏大的 AR 世界。例如，设定鸟飞离屏幕让用户将其带回场景，可以帮助引导用户完成预期目标。
  （7）深度上的冲突
  始终要考虑用户的实际空间。
  
  避免发生深度上的冲突（当虚拟物体看起来与现实世界的物体相交时），请注意合理的房间大小，以及用户可以使用应用的各种环境。
  通过清楚地表明从桌面到整个房间，到世界范围到底需要空间量，来设定准确的期望值。

  现实主义

  1. 实现现实主义

  当 AR 内容对现实世界环境做出反应时，通过阴影、光照、遮挡、反射和碰撞来模拟物体的真实存在。
  （1）深度
  利用视觉技巧向用户表达深度。
  
  用户可能难以在增强现实体验中感知深度和距离。利用阴影、遮挡、透视、纹理、常见物体的比例，以及放置参考物体来可视化表达深度。例如：青蛙从背景跳跃到前景，通过这样可视化方式表明空间深度。
  （2）灯光
  
  优化照明条件当不存在照明时，虚假环境照明可以为场景中的资源创建深度和真实感。
  （3）真实存在
  设计让物体在真实世界中存在。
  
  在增强现实体验中，物体的存在可以定义为在一组物体中共存的主观体验。
  通过利用阴影、光线、环境遮挡、物理和反射来模拟物体的存在，使 AR 内容对现实环境做出反应。
   
  原文链接：https://designguidelines.withgoogle.com/ar-design/augmented-reality-design-guidelines/introduction-to-ar-arcore.html
  译者：AR科技君，新浪微博：AR科技君，欢迎喜欢 AR 朋友共同交流成长，一起携手走进下一代计算平台！

关键字：Google, AR, 产品设计, 设计指南

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