趙延超 閆子飛

摘要：借助手勢交互技術對式微的童年游戲進行虛擬化設計，保留其原有交互性的同時進行創(chuàng)新設計。首先分析童年游戲虛擬化的現實意義和體感游戲的優(yōu)勢，然后以具身認知理論為理據，結合手勢交互的優(yōu)勢，提出童年游戲虛擬化設計策略。利用普通攝像頭的手勢識別技術和智能游戲AI設計，實現了童年游戲實例的電腦端移植。為童年傳統(tǒng)游戲的保護與推廣及其創(chuàng)新性設計提供了新的思路。

關鍵詞：體感游戲 手勢交互 手勢識別 童年游戲 具身認知 游戲設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）17-0142-04

Abstract：To design the virtualized childhood games with the help of gesture interaction technology to preserve their original interactivity while making innovative designs. Firstly，we analyzed the practical significance of virtualizing childhood games and the advantages of motion sensing games，and then proposed a design strategy for virtualizing childhood games based on the theory of embodied cognition and the advantages of gesture interaction. Using the gesture recognition technology of common camera and intelligent game AI design，the computer-side porting of childhood game instances is realized. New ideas are provided for the preservation and promotion of childhood traditional games and their innovative design.

Keywords：Motion Sensing Game Gesture interaction Gesture recognition Childhood games Embodied cognition Game design

引言

許多看似簡單而妙趣橫生的童年游戲令人們留下了幸福記憶，卻隨著時代的變遷逐漸凋敝。若將其移植到虛擬平臺，借助蓬勃發(fā)展的電子游戲媒介，童年游戲可重新綻放生命力。根據具身認知理論，心理活動與身體密切相關，肢體動作嵌入人的記憶。相比通過鍵鼠、玻璃屏幕等硬件進行交互，手勢具有直觀性、自然性和豐富性的特點，可以為玩家提供更直接、更舒適的交互體驗。對于一款回憶童年的游戲而言，這種互動方式能夠更大程度地喚醒玩家的記憶。而對于新玩家而言，手勢交互也是更為生動有趣的玩法。

一、童年游戲虛擬化的現實意義

“童年游戲”指人們在孩童時期體驗和游玩的游戲，敘事的主體為成人和青少年。不同年齡的人群對童年游戲的印象不盡相同，但當下人們的共同記憶或許是課間、放學后與伙伴嬉戲的場景。然而，如今的孩子成長在智能手機普及的時代，網絡虛擬游戲將在“童年游戲”中占有更多的比重。“虛擬化”指將真實場景中的游戲移植到虛擬平臺，從而方便游戲傳播，擴展游戲受眾。虛擬化的童年游戲，對兒童而言是一種新的游戲形式，能夠幫助兒童體會傳統(tǒng)游戲的魅力；對成人或青少年而言是一種回憶童年的良好載體，可以滿足玩家的情感體驗；對游戲本身而言是一種新的傳播媒介，能夠令其在虛擬平臺中延續(xù)生命、促進文化傳播。

（一）從傳統(tǒng)到現代的兒童游戲場景變遷

游戲對人而言是不可或缺的活動。從嬰兒時起，人就會進行踢被子、玩手指等無意識的游戲行為。對于年幼的兒童，游戲促進了其心理健康的發(fā)展，享受游戲作為一項基本權利被納入聯合國《兒童權利公約》。在人成長的過程中，游戲還具有傳播知識、輔助社交、娛樂身心等功能。美國心理學家霍爾認為，不同年齡階段的兒童以諸如爬樹、玩水等游戲形式，重演著人類祖先的摘果、捕魚等行為特征。他主張對兒童和青少年的教育應考慮到個體心理發(fā)展復演種系進化的特點，應鼓勵兒童在野外打鬧嬉戲，令其野蠻的天性在一定范圍內釋放。以群體游戲為主的傳統(tǒng)游戲如捉迷藏、跳房子、丟沙包等，游戲內容樸素天然，只利用手、腳等身體部位即可進行，對技術的依賴性較小。這些游戲需要兩人以上面對面的競爭或合作，不借助其他中間媒介就可以直接參與。

隨著時代的發(fā)展，兒童游戲經歷了從傳統(tǒng)現實場景中的群體類游戲，到虛擬化的網絡游戲的變遷[1]，游戲體驗從自然接觸變?yōu)楦泄俅碳?。電子游戲構建虛擬的游戲場所，將玩家包含其中，消弭了傳統(tǒng)游戲場所的時間和空間區(qū)隔，但也使游戲者成為脫離現實的“孤獨”者[2]。盡管手機網游中有虛擬游戲符號形式的玩伴，但游戲本質仍是一個人對著屏幕的狂歡。在虛擬游戲成為兒童游戲主流的背景下，對傳統(tǒng)游戲的虛擬化可打破虛擬世界的孤立屬性，為虛擬平臺引入自然的互動性。

（二）玩家情懷喚醒與投射

“懷舊”一詞最初的含義與鄉(xiāng)愁相近，如今被視作一種與自我相關的社會情緒，有助于內心的平靜，并對動機和行為產生深遠的影響。懷舊心理通常包含自我與他人的親密互動，這種互動在關系中起到至關重要的作用，因此可加強社交紐帶，增進社會支持[3]。童年游戲是玩家與兒時玩伴友誼的見證，更因為陪伴著一代人的成長，構建了玩家對它的集體記憶。重溫兒時享受的游戲使得玩家的情懷被喚醒，從而引起玩家的共鳴。

法國社會學家莫里斯·哈布瓦赫認為，對過去的昔日重現以現在為中心，社會不要求完全的昔日重現，而是滿足于現在利益關系的昔日重現[4]。對于已經長大的玩家群體而言，童年是回不去的時光，兒時群體游戲場景難以復制。因此，對童年游戲的呈現除了重制游戲主要玩法外，應對游戲內容進行改進，使之匹配玩家群體的年齡特征。

虛擬化的童年游戲作為一種新媒介，其在內容與形式上契合受眾的心理訴求，不僅傳遞著集體記憶，更是重塑著過去的影像。玩家不僅期待新玩法，更是懷念著童年的自己。這個過程中，玩家獲得更深的感情認知，由此產生自我認同感。

（三）虛擬游戲幫助文化傳播與認同

虛擬游戲自身的獨特性為文化的傳播和認同提供了新的可能，其能夠突破地域的障礙，促進不同文化的交流，引起大眾對作品的感悟[5]。一方面，虛擬平臺為傳統(tǒng)的童年游戲提供了生存空間，令其以新的形式存續(xù)；另一方面，虛擬游戲載體能夠打破面對面游玩的空間桎梏，方便了游戲在網絡空間的傳播。此外，虛擬游戲不僅能夠以技術手段實現對童年游戲交互天然、玩法童真的內核的承載，令玩家的視點由游戲本身轉向內在的文化元素，更能夠將不同的玩家聚集起來，形成由玩家個性差異帶來的全新文化背景。由此可見，虛擬游戲可以作為優(yōu)秀的文化傳播媒介，同時擁有舊媒介不具有的優(yōu)越性。

二、體感游戲重現動態(tài)交互

為了打破封閉、靜態(tài)的虛擬場景，動用肢體來進行的體感游戲（Motion Sensing Game）應運而生。狹義的體感游戲指基于肢體動作、立體顯示和肢體感知的全身互動性電子游戲，目的是借助肢體運動操作來達到一定的體育健身、運動休閑的效果[6]。廣義的體感游戲是與一般的鍵鼠、手柄交互游戲相對的概念，包含一切通過肢體運動來進行操作的電子游戲。

（一）體感游戲的發(fā)展

體感游戲的發(fā)展經歷了3個階段：（1）特殊硬件設備導向的體感游戲，例如游戲廳中常見的跳舞機、賽車游戲、射擊游戲等，其交互設備模擬實際場景中的槍支、方向盤等，為玩家營造真實的體驗環(huán)境；（2）基于通用手持設備的體感游戲，采用特殊的通用手持手柄實現玩家動作捕捉，例如任天堂Wii游戲和索尼PS Move游戲；（3）基于計算機視覺的體感游戲，借助特殊的體感攝像頭如Kinect進行游戲，無需任何手持設備。

（二）體感游戲的優(yōu)勢

體感游戲相對一般的電子游戲，具有以下的優(yōu)點：（1）自然的人機交互，通常不需要用戶學習新的操作，僅依靠日常生活中的動作習慣即可完成交互，具有易學性；（2）多感官并用，通過動作捕捉、影像識別、麥克風輸入、語音識別等功能，幫助用戶產生身臨其境的感覺，提升玩家的代入感和沉浸感；（3）在真實世界與虛擬世界之間建立了意識流動的橋梁，促進了玩家與真實場景的互動，減少電子游戲的虛擬性，增加了體育運動的趣味性。

體感游戲將最樸素的游戲交互方式重新帶給玩家，在保留虛擬游戲內容的同時，讓玩家活躍于真實場景，推動了玩家的體育休閑運動。這些優(yōu)點也讓體感游戲成為一種改善人體健康的手段，應用于心理治療[7]、肢體運動功能康復[8，9]中。對于童年游戲的虛擬化而言，體感游戲形式是合適之選。

（三）手勢交互技術簡介

手勢在人們日常交際活動中發(fā)揮著重要作用，基于手勢識別的體感交互具有遵循自然習慣、動作幅度小、信息密度大的天然優(yōu)勢，滿足隔空體感交互的設計原則[10]?；谑謩葑R別的人機交互方式將用戶手勢的靜態(tài)或動態(tài)數據作為輸入，靜態(tài)數據包括手型、指尖位置等，動態(tài)數據包含手部的運動方向、速度等。這些數據的獲取方式可分為基于接觸式裝置的方法和基于計算機視覺的方法兩種。接觸式裝置如數據手套和手持設備等，可以實時跟蹤用戶的手部動作，因而精確度高，但由于操作復雜、價格昂貴，難以得到實際應用和推廣。相比之下，基于視覺的方法從圖像中提取手勢信息，更加自然易用，是目前手勢交互的主流方法。

手勢識別起源于1983年研發(fā)的一種數據手套，它能夠實現簡易的手勢識別。經過數十年的發(fā)展，機器學習的性能突飛猛進，大大提高了圖像分析和模式識別的能力，促進了基于視覺的手勢識別方法的興起。與此同時，攝像設備更新換代，出現了如Kinect、Leap Motion和RealSense[11]等的深度感知攝像設備。這些深度攝像設備除了普通的RGB鏡頭外，還包含至少一個紅外攝像機，能夠攝取3D深度信息。因此，基于深度攝像設備的手勢識別相比普通的2D攝像機更為精確。而由于2D攝像機成本低廉、更加普及，2D手勢識別算法亦取得了長足發(fā)展。

百度大腦是百度AI的核心技術引擎，其對外開放了計算機視覺、自然語言處理、知識圖譜等多種AI技術，可供開發(fā)者學習使用[12]。作為被公開的技術之一，百度手勢識別技術可識別普通RGB圖片中的手部位置和手勢類型，支持24種常見手勢的識別，例如拳頭、OK、比心、數字等。其主要適用于3米以內的自拍、他人拍攝手勢圖片，1米內圖片的識別效果最佳，符合本文的應用情景。手勢識別接口提供了包括C#語言在內的多種常用編程語言的軟件開發(fā)工具包，因此適用于基于Unity 3D引擎的游戲開發(fā)。使用過程中，用戶將待識別的圖片上傳至云端，經過云計算處理后，用戶將收到檢測結果，包括手勢的類型、位置和大小。

三、具身認知視角的虛擬游戲設計

具身認知的思想可概括為：身體的動作和感知影響人類的認知或心智的形成[13]。人認知的塑造很大程度上由身體及其與外界的一系列感知行為決定，身與心密不可分，相互滲透。心智在身體中根植，身體在環(huán)境中塑造，身體在感知世界的過程中與外界環(huán)境接觸，讓心智、身體、環(huán)境三者息息相關、相互協(xié)調。具身認知理論的內涵可歸納為以下3點：（1）認知過程有具身性，身體物理屬性決定著認知過程，影響著認知的方式與步驟；（2）認知過程有嵌入性，環(huán)境包含身體，身體包含大腦，大腦包含認知，認知、身體和環(huán)境三位一體；（3）認知具有情境性，認知無法脫離情境獨立存在，認知和學習的整個過程應該包括身體、環(huán)境的各個方面[14，15]。

具身認知視角下的游戲設計以玩家的身體為核心，結合玩家的游玩情境，針對玩家自然存在的需求，考慮玩家的習慣動作，為玩家設計出對身體友好的、便于認知的游戲；而手勢交互的方式符合具身認知重視身體經驗和空間經驗的特點。本文以“拍手對決”游戲為例，對其進行虛擬化移植，基于具身認知的框架基礎，結合手勢交互的優(yōu)勢，從認知的具身性、嵌入性和情境性3個方面進行游戲的交互設計。

（一）“拍手對決”游戲介紹

“拍手對決”是一種兩人以上面對面進行的拍手游戲，其規(guī)則十分簡單。兩個人同時拍手兩下，然后對著對方做出一個動作，動作一般包括“集氣”“進攻”和“防御”三種?！斑M攻”需要消耗能量，而能量通過“集氣”來獲得。如果玩家在對方“集氣”的時候“進攻”就會得分，如果此時對方“防御”或同樣“進攻”，則不能得分?？梢钥闯?，“拍手對決”游戲是剪刀石頭布的變種，參與者同時作出決策，并根據規(guī)則決定勝負。

“拍手對決”游戲模式在國內流傳甚廣，根據網絡調研，它在各地有“波波攢”“拍拍攢”“波攢防”“棒棒冰”“拍拍憋”“拍拍運”“水火電”等不同稱謂，衍生玩法也多種多樣。國外也流行著同樣的游戲，據日本網友的問卷調查[16]，該游戲大約在20世紀80年代末期開始在日本流行；同時被中國留學生傳播到了美國并獲得了一批忠實粉絲[17]?？梢?，“拍手對決”承載了國內外的玩家的共同回憶。

（二）具身性——自然的手勢交互

具身認知理論強調身體的作用，身體的狀態(tài)影響著認知和心智。對于游戲設計而言，人機交互是通過身體直接完成的，而交互的舒適度決定著玩家的體驗。要讓玩家享受流暢的交互過程，產生真實的在場參與感，就要讓玩家的某種物理屬性與交互系統(tǒng)發(fā)生關聯。而對于“拍手對決”游戲，其原版即完全通過手勢進行，其虛擬移植版本應當重視手勢交互的運用。玩家做出的手勢應與游戲內容建立強聯系，若玩家想在游戲中完成攻擊或防御的姿勢，只需自然地擺出相應的動作，而不需要思考肢體動作與游戲角色動作的映射關系。

唐·伊德在《技術中的身體》一書中定義了“三個身體”——物質身體、文化身體、技術身體。物質身體即肉體，文化身體為社會文化關系中的身體，技術身體指技術關系中的身體。手勢除了在肉身意義上實現自然的交互，也要符合文化身體與技術身體的感知。對于文化身體，玩家手勢應被賦予文化語境中的意義，手勢的含義可被明確地讀取，例如防御手勢應體現出保護感，而不會使玩家迷惑。對于技術身體，要求游戲能夠準確辨識玩家的手勢并順利呈現，游戲因玩家的參與而完整。

（三）嵌入性——便利的游戲環(huán)境

認知依賴于身體，而身體嵌入環(huán)境，由此形成認知、身體與環(huán)境的共同體，具身認知視角下的游戲設計也要針對游戲的體驗環(huán)境進行設計。游戲的游玩環(huán)境包括真實環(huán)境、虛擬環(huán)境和技術環(huán)境。真實環(huán)境指玩家所處的客觀環(huán)境，是玩家的交互實際發(fā)生的場所。游戲的設計應盡可能減少對特定真實環(huán)境條件的依賴，防止玩家的活動自由受限，以營造便利的游戲環(huán)境。以“拍手對決”游戲為例，玩家可以比較隨意地做出手勢進行游戲，手勢離屏幕的距離、面向屏幕的角度可在一定范圍內被支持，而不是將玩家束縛在固定的位置和角度。虛擬環(huán)境指游戲內的環(huán)境，通過顯示器、揚聲器等輸出設備，以視聽信息的方式呈現給玩家，因此虛擬環(huán)境是真實環(huán)境的延伸。通過游戲場景和用戶界面的設計，游戲應當為玩家?guī)碚鎸嵉呐R場感，達到虛擬自我與真實自我的和諧統(tǒng)一。技術環(huán)境是游戲運行的環(huán)境，包含軟件環(huán)境和硬件環(huán)境，要求游戲應盡可能優(yōu)化性能，以減少運行環(huán)境的配置要求。例如，采用2D普通攝像頭進行的手勢識別相比需要深度攝像機的方式，能夠降低玩家的成本，進而改善體驗。

（四）情境性——對記憶的擬仿

認知在特定的情境中完成，情境是擬仿的，一方面是人與人之間的互相擬仿，另一方面也是人對過去的自己的擬仿。玩家在擬仿中形成了相對統(tǒng)一的認知模式，而虛擬化的童年游戲應當符合玩家的這種認知模式，做到與玩家記憶中的情境相似。這要求懷舊游戲的重制應忠實于原版，游戲步驟、玩法和動作要與原版盡可能一致，對游戲模式的創(chuàng)新不能改變核心玩法。游戲中的拍手環(huán)節(jié)不影響戰(zhàn)斗的決策，但在畫面中將拍手動作完整呈現出來會為玩家?guī)硎煜さ膬x式感。“拍手對決”游戲經常在課間的教室進行，同學聚集在課桌前面對面拍手嬉鬧。因此，游戲場景的設計應提取其中的元素，讓桌前的對決成為玩家記憶的落腳點。游戲的對戰(zhàn)體驗同樣是情境的一部分，游戲AI要有足夠的智能，給玩家?guī)硖魬?zhàn)。

四、童年游戲虛擬化實例

本文利用普通攝像頭的手勢識別技術和智能的游戲AI設計，實現了“拍手對決”游戲的電腦端移植，玩家可以在鏡頭前與屏幕內的游戲AI對戰(zhàn)（如圖1）。游戲使用Unity 3D引擎開發(fā)，手勢動畫使用Maya軟件制作。

游戲完整的交互流程如圖2所示。玩家需要在每回合拍手階段結束后，對攝像頭做出手勢。攝像頭會拍攝一張照片，這張照片被上傳到云端，經過云計算后，返回識別結果，作為游戲內玩家的決策結果。同時，AI從決策列表中選出任一動作，作為AI決策結果。雙方的決策結果經由游戲內部的規(guī)則判斷，計算雙方的能量值與生命值的變化，并播放戰(zhàn)斗過程及結果動畫。在動畫全部播放完之后，再進入下一個回合的拍手階段。

（一）滿足具身性的手勢設計

手勢交互的效果決定著游戲的體驗，服務于物質身體、文化身體、技術身體的感知，本作品的手勢設計滿足自然性、可解釋性與可實現性。游戲采用了百度大腦的手勢識別技術，通過本地的攝像頭捕獲手勢照片，利用百度大腦云計算，返回手勢對應的類別，以此來作為玩家的輸入信息。該過程可在1s內完成，能夠保證交互的實時性。其可識別的手勢共24種，從中選取較為合適的6種用于本游戲（見表1）。類名為“Congratulation”的抱拳動作，接近“拍手對決”中經典的集氣動作，因此用它代表集氣手勢：手勢“One”可理解為戳，“Fist”理解為拳頭，作為普通攻擊1和普通攻擊2。手勢“Five”可理解為用手抵擋，因此定義為普通防御。特殊攻擊和防御手勢，采用特殊動作“ILY”和“Heart_2”來表示。

（二）符合嵌入性的游戲場景及界面設計

游戲體驗嵌入環(huán)境中，游戲場景影響著玩家的臨場感。為了充分模擬拍手對戰(zhàn)的情境，本作品的場景設計在室內，玩家與電腦AI對桌而坐。房間處在昏暗的古堡中，AI設定為一個半透明的白色幽靈，雙方在燭光下拍手對戰(zhàn)，營造緊張又不失趣味的氣氛。

游戲的用戶界面分為能量條、生命條、狀態(tài)提示和勝負提示四部分。生命條和能量條實時顯示雙方的生命值和能量值，分別由紅色和藍色的小格組成。玩家和AI都有自己的狀態(tài)提示，以文字的方式顯示此次雙方決策的結果，提示種類包括“攻擊！”（成功讓對方的生命值減少），“格擋！”（成功防御對方的攻擊，如圖3），“壓制！”（使用高等級的攻擊蓋過對方的攻擊），“對波！”（雙方使用同樣的攻擊相互抵消）和“行動無效！”（玩家作出錯誤的手勢或手勢識別失?。?。勝負提示會以文字的方式在屏幕中央閃爍“Win！”或“Lost！”的字樣。

（三）結合情境性的游戲機制設計

結合玩家對自己記憶的擬仿，本游戲在機制上盡可能符合玩家對原版游戲的普遍印象，并從規(guī)則設計和AI設計兩個方面來實現。

1.規(guī)則設計：根據心流理論，玩家的沉浸性受技能和挑戰(zhàn)兩個維度的影響[18]，若技能有余而挑戰(zhàn)不足，則會造成玩家的厭倦。游戲機制的設計遵循忠于原版的原則，同時考慮到玩家群體的年齡特征，在細節(jié)上進行改進，提高游戲難度，以增加游戲的趣味性。

參考“拍手對決”的經典玩法及衍生玩法，本設計對游戲機制進行了拓展：將攻擊方式改為3種，包括普通攻擊1、普通攻擊2和特殊攻擊，分別消耗1、2、3點能量，對應攻擊強度的3個等級；而防御方式包括普通防御和特殊防御兩個等級。普通防御只能抵御普通攻擊1和普通攻擊2，而特殊防御只能消除特殊攻擊。此外，由于UI界面免去了玩家對數值的記憶和計算，因此與傳統(tǒng)的“一擊制勝”不同，本設計引入了血量系統(tǒng)，讓戰(zhàn)斗過程更為激烈和持久。

玩家通過手勢交互與電腦AI進行“拍手對決”，雙方的初始生命值為3點，生命值降低為0的一方輸掉游戲。具體規(guī)則如表2所示。考慮到玩家動作錯誤或手勢識別失敗的情況，增加一種無效狀態(tài)，作為游戲針對玩家失誤的負反饋。以上共包含7種狀態(tài)。AI不會出現無效狀態(tài)，共有6種手勢。

對手勢動作的拓展，以及生命值、能量值的數值定義，大大豐富了游戲的可玩性。特殊攻擊造成的傷害為2點，但消耗的能量為3點，成本略顯高昂；但它只能被特殊防御無效化，且能壓制更弱的攻擊。這樣的權衡以及對AI決策的推斷，都需要在短暫的拍手環(huán)節(jié)內決定，在快節(jié)奏中進行心理博弈。

2. AI設計：作為與玩家對戰(zhàn)的對象，游戲AI需要足夠智能，以做出合適的決策，為玩家?guī)硖魬?zhàn)。這一決策過程通過決策列表來實現，每次AI會在列表中隨機選取一個手勢動作，作為本回合的決策結果。決策列表初始狀態(tài)只有集氣這一種手勢，這意味著第一回合拍手結束后，AI必然會進行集氣，與真人游戲時的實際情況相符。其他手勢在滿足特定條件時會添加進入決策列表。例如，如果AI的能量大于0，就把普通攻擊1加入列表；如果玩家的能量大于0，就把普通防御加入列表。雙方的能量值越多，決策列表的內容就越豐富，局勢也隨之撲朔迷離。通過這種方式，AI避免了不合理的決策，大大增加了游戲的可玩性。

總結

本文以童年游戲“拍手對決”為例，借助基于普通攝像頭的手勢交互技術，對其進行虛擬化游戲設計。首先闡述了童年游戲虛擬化以兒童游戲場景的變遷為動機、以玩家情懷為導向、以文化傳播為優(yōu)勢的現實意義，對虛擬化實現手段——體感游戲及手勢交互方法的發(fā)展進行了簡單的介紹。之后，以具身認知理論為依據，提出了虛擬化童年游戲的設計框架，重點包括應用自然的手勢交互、營造便利的游戲環(huán)境、對玩家記憶進行擬仿。最后，依據此框架實踐了“拍手對決”游戲的虛擬化。本文以基于手勢識別的體感游戲的形式對一款童年游戲進行虛擬化重制，保留了原有的交互方式和游玩體驗，為傳統(tǒng)游戲的保護與推廣提供了新的思路。

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