真实体验“力反馈”

金兴 
2001年 35期

　　现代游戏除了引人入胜的情节外，特别注重给玩家营造一个逼真的环境氛围，诸如“EAX环境音效”、“三维立体贴图”、“全屏抗锯齿”等新技术的运用使得游戏的声光效果登峰造极。与此同时，游戏周边设备也进行着深刻的技术革命，从而让玩家获得更真实的游戏体验。“力反馈”技术就是其中最具代表性、能真实模拟游戏情境的交互式多媒体技术之一。
　　#1　　一、力反馈技术
　　　　所谓力反馈（Force Feedback），实际上是一种虚拟现实技术，它运用先进的技术手段将虚拟物体的空间运动转变成周边物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。换言之，就是运用“作用力与反作用力”的原理来“欺骗”我们的触觉，达到传递力度和方向信息的目的。
　　　　力反馈技术最早被应用于尖端医学和军事领域，而在电脑游戏中的应用最早是由位于美国加州的Immersion公司提出的（www.Immersion.com）。这是一家在NASDAQ上市的专门从事人机互动新技术研究的高科技公司，成立于1993年。它在1995年发布了第一个有关力反馈技术的协议：I-Force 1.0，用这种技术制造的游戏控制器同时使用游戏口和串口，由于采用的是模拟和数字信号并存的通讯方式，因此信号传输速率较低，仅为9600bps，力反馈效果不够理想。软件业巨头微软公司也一直垂涎游戏周边市场，于1996年紧随其后推出了自己的力反馈技术协议：Sidewinder FF，由于采用了先进的全数字传输方式，其信号传输速率提升至31.25Kbps 处理能力大大提高，因而能实现更多的力反馈效果，技术上较I-Force 1.0成熟得多。虽然I-Force 1.0和Sidewinder FF是两个不同的协议标准，不过由于两家公司共同参与制定了DirectX 5.0及其后续版本中关于游戏控制器力反馈技术的核心部分，因此从I-Force 2.0版开始可以兼容两者的技术。很多游戏周边设备制造厂商根据这两个技术标准制造了相应的力反馈游戏设备，像著名的Logitech、ThrustMaster、ACT、CH等厂商主要支持I-Force协议（^35030901a^）是Immersion公司力反馈技术的图形商标，凡是印有该图标的游戏或者游戏控制器都表示其支持Immersion公司的I-Force力反馈协议），而支持Sidewinder FF协议的力反馈游戏设备基本上由微软公司独家制造。
　　#1　　二、力反馈效果的实现
　　　　要使游戏控制器实现力反馈效果，必须要有软件和硬件的同时支持。
　　　　软件方面，由硬件设备厂商提供实现力反馈效果所必需的API编程接口，游戏开发者根据实际需要调用相应的函数在游戏中添加力反馈作用，制作出支持力反馈效果的游戏来。如果游戏本身不支持力反馈效果，那么再好的力反馈游戏控制器都不能发挥作用。主要的力反馈API编程接口有：I-Force API、Sidewinder FF API和ActiveX （DirectX 5.0及以上版本） API，它们大都是在ActiveX API的基础上添加了一些自己的特色功能，因此ActiveX API的兼容性最好，以此开发的游戏可以支持任何一种API接口的力反馈游戏控制器，但功能上相对较弱。
　　　　硬件方面，要使力反馈游戏控制器体现出力反馈的特殊效果，就必须要有一套能够体现出力度和方向感的传动机构来带动游戏控制器做各种复杂的机械运动。目前常见的力反馈游戏控制器的传动方式可分为两种，一种是以Microsoft（微软）的SideWinder Force Feedback 系列为代表的齿轮传动方式，由电机带动齿轮正、反向旋转产生力反馈作用，这种方式成本较低，效果比较理想，不过有时可能会造成齿轮打滑，影响灵敏度和精确度。另一种是以Logitech（罗技）的Wingman Force系列为代表的线缆传动方式，这是一种线性传动方式，一致性较好，效果更加平滑、连贯、细腻、逼真，但制造成本较高。
　　#1　　三、力反馈游戏周边设备
　　　　目前常见的力反馈游戏周边设备主要有力反馈游戏手柄（Game Pad）、摇杆（Joystick）、方向盘（Steering Wheel）以及其它一些力反馈设备。下面分类向大家介绍国内外流行的力反馈游戏设备（以产品名称的英文字母为序）。
　　　　（一）力反馈手柄
　　　　1.Gravis Xterminator Force（^35030901b^）
　　　　Gravis是著名的Fortune（财富）集团的品牌，自1985年成立以来，专门从事游戏周边设备的研制、开发和制造。这款力反馈游戏手柄的外观设计超凡脱俗，整体结构匀称流畅，极富现代感。手柄上有6个可重定义功能的按键，一个可以控制8个不同方向的方向盘，最为独特的是它有一个滑杆式节流阀（主要用于赛车和飞行类游戏），还有一个飞行摇杆上常见的可切换8个视角的苦力帽，在手柄上整合了部分飞行摇杆的功能，独具匠心，充分考虑玩家的全面需求。由于采用了最新的USB接口，同时适用于PC和Mac苹果机，另外还提供支持双人对打的连接器，安装使用都非常方便。它的力反馈效果是由内部装置的马达和传动机构来完成的。由于可以直接从USB接口获取能量，所以无需外接电源。它采用Immersion公司开发的I-Force力反馈协议，同时兼容DirectX，因此得到游戏厂商的广泛支持，在绝大多数的力反馈游戏中可以直接使用。此外，为了提高手柄的适用性和灵活性，它还提供了一个游戏手柄设置程序包——Xperience，可对现在流行的大多数游戏重新进行功能键的设定，满足用户的特殊需要。
　　　　2.Inland Pro Digital Force（^35030901c^）
　　　　Inland的这款Pro Digital Force力反馈游戏手柄造型时髦、外观独特，握柄舒适宽大。手柄上具有6个可编程的功能键、2个发射按键、1个“shift”功能转换键以及1个可以控制8个游戏方向的方向盘。另外在手柄的两个把手中间还设有一个独特的滚轮，可以在模拟飞行、赛车等游戏中作为节流阀使用，精确调整油门的大小。采用游戏口或USB接口，支持即插即用。将其接入系统后，自动默认为3轴12键的HID设备。通过附带的“GwActive”软件可以自由定义任何一个按键的功能，可以针对不同的游戏定义键位，也可以针对一个游戏定义多个不同的键位表，以适应不同玩家的喜好。
　　　　3.InterAct Hammerhead FX（^35030901d^）
　　　　大名鼎鼎的Interact公司生产的Hammerhead FX电脑游戏手柄内装配了一个使用电池驱动的小马达以及一些齿轮传动机构，可以用来在支持力反馈的游戏中产生力反馈效果（主要是使手柄产生振动），力反馈效果可以通过一个开关来控制打开或关闭。它采用时髦的半透明外壳以及人体工学设计，除了具有普通游戏手柄上常见的各种控制键外，它还带有两个独特的袖珍操作杆，其中的一个可以用来替代普通游戏手柄中的方向键的功能，方便实用而且操控手感更佳。这款手柄采用的是标准的游戏接口，安装比较方便。不过，它的驱动程序比较复杂，不太好调控。另外，由于它的内置马达使用电池供电而不是常用的外接电源，所以当开启力反馈效果时，比较耗电。
　　　　4. Logitech WingMan Rumble Pad（^35030901e^）
　　　　罗技公司的这款力反馈游戏手柄的中文名称是“力反馈天盾”，这是一款非常有特色的产品，外观设计与众不同，除了具有一般手柄上的功能键和方向键外，这款手柄上还有两个可以自由旋转的小摇杆，在模拟飞行、赛车等游戏上可以用来精确控制前进的方向。除此之外，还有两个独特的设计：一个是在手柄上方有一个调节开关，可以在模拟飞行游戏中作为节流阀使用，另一个是可以将八个方向控制键定义成类似摇杆上的苦力帽使用，可以在游戏中方便地切换视点。在手柄上方还设有两个控制键，一个用来控制是否开启力反馈功能，另一个用来切换方向键和左方小摇杆，以确定选用哪一个作为方向控制器，充分体现以人为本的设计理念。这款手柄采用先进的USB接口，支持即插即用，安装简便。同时，附带的软件可以自动检测所有WingMan系列游戏设备并安装正确的驱动程序，还可以在软件中对这些设备进行全方位配置，包括功能测试、力反馈效果控制、重定义功能键位等功能，同时还可针对不同的游戏需要分别对每个游戏进行不同的参数设定，非常实用。 
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