2.3.2 自然交互技术开启交互变革

元宇宙的到来意味着更加沉浸的交互方式的变革，模仿人本能的自然交互技术是实现元宇宙的重要技术基础。那么，元宇宙需要实现哪些自然交互技术呢？如图2-3所示。

图2-3 元宇宙需要实现的自然交互技术

1.动作捕捉

为了实现现实世界和虚拟世界场景、人物的自然交互，需要实现对人体动作的捕捉，包括对手势、表情和身体动作等的捕捉。

当前，主流技术分为光学动作捕捉和非光学动作捕捉两类。光学动作捕捉通过追踪目标身上的光点实现动作捕捉。最常见的就是在目标身上贴上能够反射红外光的马克点，再通过摄像头对马克点进行追踪和捕捉。非光学动作捕捉包括惯性动作捕捉、机械动作捕捉、电磁动作捕捉等。其中，惯性动作捕捉基于IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）实现对目标动作的捕捉。运作的逻辑是把集成了加速度计、陀螺仪、磁力计的IMU固定在目标骨骼节点上，通过对测量数值的计算完成动作捕捉。

2.眼动追踪

眼动追踪的原理就是通过摄像头捕捉人眼和脸部的图像，然后依据算法实现脸部和眼部的检测、定位与跟踪，从而呈现目标的视线变化。当前，眼动追踪主要依靠光谱成像、红外光谱成像两种图像处理方法。前者需要捕捉虹膜和巩膜间的轮廓，后者则需要捕捉距瞳孔的轮廓。

3.语音交互

语音交互是实现虚实交互的重要手段。语音交互系统包括语音识别和语义理解两大部分，包含特征提取、模式匹配、模型训练等方面的技术。

4.触觉交互

触觉交互是一种通过向目标施加某种力和震动等，让对方产生真实的沉浸感。其在游戏领域和虚拟训练中应用较多。借助触觉交互技术，人们能够在虚拟世界中控制虚拟物体，和虚拟世界中的各种事物进行更真实的交互。

5.脑机接口

脑机接口指的是大脑和计算机直接进行交互，是人和外部设备建立连接的通道，分为单向脑机接口和双向脑机接口。单向脑机接口只能够实现单向的信息流通，例如只允许计算机接收大脑传来的指令，或只允许计算机向大脑发送信息。双向脑机接口则能够实现大脑和计算机的双向信息交换，计算机可以接受大脑传来的指令，也可以向大脑反馈信息。

在以上技术的支持下，人们能够借助虚拟化身在元宇宙中获得更加真实的交互体验。虽然当前很多技术还在发展中，但随着元宇宙的发展，这些技术终将不断迭代，走向融合。