遊戲手柄是怎麼進化到今天這樣的?

愛範兒 於 11/04/2020 發表 收藏文章
主機玩家最在意的是什麼?除了主機的性能獨佔的遊戲之外操作是否舒適,交互是否舒適一定是玩家們考慮的一大重點。每一代新主機發布除了討論主機的性能以及獨佔遊戲之外,大家最關注的就是新的控制器有什麼新功能,能不能帶來更好的遊戲體驗?在公佈性能參數之後,Sony PS5 終於發佈了新一代遊戲手柄。

新的 PS5 手柄被稱為 DualSense,佈局還是我們熟悉的Sony手柄佈局,但它的外形相比上一代更加圓潤,當然也更像 Xbox 手柄了。仔細想想,我們可以發現幾乎所有主流手柄外觀都在向圓潤的 Xbox 的手柄趨同。


即使是特立獨行的任天堂,也提供了類似 Xbox 手柄的 Switch 手柄。為什麼所有廠商都要把手柄做成這樣子?這個故事,要從 1961 年講起。


上古時期,人們用什麼玩遊戲?

上世紀 60 年代,麻省理工學院鐵路模型技術俱樂部的史蒂夫·羅素,在 DEC PDP-1 小型機上開發了一款名叫「太空大戰」的視頻遊戲。


遊戲的玩法很簡單,兩個玩家分別控制兩個單位互相發射子彈。由於玩這個遊戲需要四個開關,起初他們是通過小型計算機前面板的測試開關進行控制的,但測試開關操作起來非常困難,所以他們開發了一個獨立的控制設備。這個控制器擁有一個向左或向右旋轉的開關,用以控制飛船左右移動。兩個按鈕用來發射魚雷和開啟超空間,這可以算是第一個專為遊戲而生的控制器。


1972 年。世界上第一台遊戲主機奧德賽上市,這一時期的遊戲主機並沒有太多的功能,支持的遊戲也極為有限。所以他們針對不同的遊戲,創造了不同的控制設備。比如 Home Pong 專用的旋鈕控制器,兩個不同的旋鈕上下控制於左右控制分離開來。想象一下,左手只能控制物體的上下,右手只能控制物體的左右移動,想要用雙手完美控制物體的運動軌跡,你需要經過多少練習?


也正是因為旋鈕控制太反直覺,普通消費者對這種遊戲機並不是很熱情。為了解決控制問題,當時的街機業將工廠的操作杆搬上的遊戲機。有了操作杆,人們操作遊戲角色時想上就上,想下就下,不需要再經過大腦判斷控制器的邏輯。與此同時,操作杆還可以同時激活 X 軸開關和 Y 軸的開關,側向移動也得以實現。

▲  圖片來自:知乎

70 年代投幣式街機遊戲的爆火,讓操縱桿設計已經逐漸被大眾所接受,成為所有遊戲機的必備設計。第二代最流行的家庭遊戲主機雅達利 2600,也理所當然的採用了一根操縱桿加一顆按鈕的控制器,這種設計可以讓操作角色在平面空間上自由移動並執行動作。但只有一個按鈕,極大地限制了遊戲開發者的功能設計。遺憾的是,1983 年北美電子遊戲崩潰事件,擊垮了所有第二代電視遊戲機,這種操作杆式控制器隨着雅達利 2600 走進了博物館。

▲ 雅達利 2600 控制桿 圖片來自:Wiki

十字按鍵出現,手柄初見雛形

1983 年,任天堂在日本發佈了 Famicom,也就是我們熟知的紅白機。功能和遊戲暫且不論,它帶來了歷史上最經典的遊戲控制器設計——十字按鍵。

 ▲  圖片來自:Wiki

從功能實現來講,十字按鍵可以完美代替傳統操作杆的所有功能。上下左右四個維度的按鍵依舊符合人對空間判斷的直覺。邊緣翹起的設計,可以讓人們準確的判斷按鍵的方向。

 

從舒適性的角度來看,十字鍵也遠超操縱桿。試想一下,如果讓你選擇用一隻拇指或者一隻手控制方向,哪個玩遊戲會更輕鬆呢?

除了功能和舒適之外,控制器的成本也是遊戲機公司考慮的一大重點。製造一個控制桿需要更多的塑料和金屬。而是到一個十字鍵只需要一小塊電路板和幾個導電的膠墊。很顯然,十字鍵的成本更低,兼顧了體驗與成本,是廠家與用户的雙贏選擇。

▲ NES 手柄拆解 圖片來自:iFixit

在 80 年代早期。十字按鍵配合 AB 鍵,幾乎可以通吃所有遊戲,因為那時的遊戲複雜度並不高。通常情況下只有角色移動和一兩個功能需要滿足。

但遊戲機硬件是在不斷髮展的。更強大的硬件機能,讓開發者開始尋找更多樣的玩法。比如一個角色要跑、要跳、要攻擊、還要撿道具。每一個功能都需要按鍵來適配,遊戲機廠商只能不停地在右側區域加入新的按鍵。

但人的注意力是有極限的。通常情況下,分佈在上下左右的四個按鍵,就是拇指所能控制的極限。如果按鍵超過這個數量,用户的拇指就無法準確定位,遊戲的操控難度也會直線上升。雖然手柄中間一般還有兩個功能按鍵,但位置確實不方便操作。

 
▲ 世嘉 MD I(左)和 MD II 的手柄

1991 年任天堂發佈了第四代遊戲主機 SFC,新主機的控制器在 NES 的基礎上,在右側新增了 XY 兩個按鍵,並在手柄頂部新增了兩個肩部按鈕,也就是我們熟悉的 L1、L2 按鍵。這兩個按鍵的位置正好位於握持手柄時食指的位置,用户不需要改變姿勢,就能輕鬆控制這兩個按鍵,非常符合人體工程學。

 ▲ SFC 手柄

這兩個按鍵的出現,極大地緩解了手柄右側功能區的按鍵緊張情況。一經問世,就迅速得到了玩家和開發廠商的認可,任天堂的競爭對手們也紛紛照搬這一設計。但這並不意味着 SFC 的手柄沒有缺點,90 年代初,格鬥遊戲已經在家用視頻主機的市場中流行開來。格鬥遊戲在街機市場上已經形成了方向鍵連擊+功能鍵操作方式。方向鍵是否舒適又成了玩家的迫切需求。

傳統的十字方向鍵在快速連擊時,必須要使用搓連招的方式。「搓」這個字就能很形象的表現出玩家使用傳統十字按鍵時的痛苦。搓半個小時還好,如果連搓兩個小時左手的拇指都能磨下一層皮來。

出現這個問題的根本原因,是十字按鍵的物理結構導致的。SFC 和 NES 的按鍵都是固定的,方向鍵的鍵程垂直向下。手指在方向鍵上滑動時,會直接與按鍵產生摩擦。

格鬥流行大潮中,拇指搖桿誕生

針對這個問題,任天堂的老對手世嘉則提出了另一種解決方案——立體式方向鍵。所謂立體,就是將四個按鍵組成一體,整體結構類似一個扁平的搖桿,並在按鍵的四周添加開關,用户的手指不需要離開方向鍵,就可以快速連擊不同的按鍵。

 
可能你會説,立體式方向鍵的和搖桿有什麼區別?至少這兩樣在外觀上是有區別的。當時街機廳格鬥霸主的 SNK,就在推出的家庭主機 Neo Geo CD 上將方向鍵替換成了和街機廳類似的搖桿。當然,家用遊戲機上也不能直接照搬街機廳的操作杆,SNK 對操作杆的形態進行了改進。

 
▲ Neo Geo CD 的拇指搖桿 圖片來自:wiki

原理上還是和街機廳操縱桿保持一致,採用四個側邊的簧片檢測操作杆的位置,但操作杆被縮小到用一根指頭就能操作的長度,並將操作杆頂端做出凹坑,方便用户用指頭推動操作杆。這一設計成為了後來遊戲手柄上拇指搖桿的標準設計。

除了搖桿和按鍵的進化外,手柄的外觀設計。也越來越注重人體工學。70 年代初的家用遊戲機手柄。都是放在桌子上玩的。不需要考慮。用户握在手裏有什麼樣的感覺?只需要實現功能就行。伴隨着十字按鍵和操作杆的退場。手柄開始走向小型化,手柄可以輕鬆地被玩家拿在手上,玩家以不同的姿勢都可以對手柄進行操作。

按鍵增多,手「柄」被迫出現

起初,手柄只有一個十字鍵和兩個按鍵。功能簡單,即使做成長方形的盒子。玩家拿在手裏也不會感覺太累。但後來的手柄按鍵越來越多。例如 1988 年世嘉在日本發售的 MD 的手柄,已經有四個功能按鍵。一隻大拇指管四個功能按鍵。就需要大拇指在手柄上快速移動。這會導致握持的穩定性下降,玩的時間長手也比較累。這種感覺就類似在現在的智能手機上橫屏玩遊戲。兩個大拇指就管所有操作,不但手累操作效率也低。


▲ 這時的手柄已經越來越圓了 圖片來自:wiki
於是各家在手柄設計時都引入人體工學的設計理念,研究手在放鬆條件下自然握持的姿勢,讓手柄的形狀匹配手的形狀。我們將雙手放鬆,自然放在桌面上,會發現其他四指微曲時,手掌中間剛好能放一根棒子。於是,手柄的「柄」就這樣形成了。

從上世紀 80 年代末的第四世代開始。世嘉就在 MD 手柄上用上了這種設計理念,手柄兩側突出的握把部分,既可以提高握持手柄時的穩定性,也可以有效減輕長時間玩遊戲的疲勞感。

這種的實用的設計,在第五世代遊戲機得到了普及。3DO、世嘉土星、PS、任天堂 64,都採用了不同程度的握把設計。大家發現,握把越長握持的穩定性越高,更長的握把可以讓原本用來托住手柄的中指得到解放,轉而單獨操控兩個扳機鍵,進一步緩解拇指操控多按鍵的壓力。

 
3D 時代,模擬搖桿來了

至此現代手柄的設計就已初見雛形。這裏必須要提一下任天堂 64,作為首款 64 位主打 3D 遊戲的家用主機,任天堂很早就意識到 3D 時代即將到來。但當時的遊戲手柄對 3D 遊戲的支持並不是很好,原因有二。

第一個是當時大部分手柄都採用了十字鍵控制方向的方案,十字按鍵只有八個方向控制維度,遊戲角色只能在場景中以 45°變換方向。這種方向控制法對 2D 遊戲來説是足夠的,但放在 3D 遊戲中,僵硬的方向控制經常造成角色被場景卡住的情況發生。

 ▲ 傳統的搖桿只能識別 8 個方向

如何讓遊戲角色在 3D,世界中可以自由的轉身?任天堂給出的答案是加入一個模擬搖桿,這個搖桿與之前街機廳的不同,可以檢測 XY 軸的向量信號。它不僅有上下左右+45 度角的 8 個方向,還可以通過向量信號,換算出搖桿旋轉的具體角度,並推算出搖桿在某方向的動作幅度。

 ▲ N64 的控制器
有個模擬搖桿的加持,玩家可以操作角色在 3D 場景中原地轉圈,還能通過推搖桿的力度控制角色移動的速度。這種跨時代的操作體驗。讓馬里奧 64 在 N64 平台獲得了 1100 萬的銷量,也為家庭主機跨入 3D 遊戲時代,探索出了一條新的道路。

開發觸感交互,手柄出現震動

除了以模擬搖桿之外,任天堂 N64 的手柄還帶來一個重要的功能——震動。在手柄沒有震動功能以前,電視遊戲對人的反饋只有電視上畫面和遊戲音效,只佔視、聽,嗅,味,觸其中兩項,手柄本身除了按鍵的確認感外只是指令的輸入工具。

 ▲ N64 手柄可外接震動模塊

有了震動後,遊戲可以利用觸覺做出一定反饋。比如我們在玩賽車遊戲的時候將車開到泥土路上,手柄就會通過震動反饋路面的觸感,藉此提示我們車輛目前狀態。手柄的震感如何也是我們選擇手柄的一個重要因素。初代 PS 的 DUALSHOCK 手柄,就在任天堂 N64 的基礎上,將震動功能集成的手柄內部,並通過兩個不同的馬達,使震感更加多樣化。

 

初代 DUALSHOCK 手柄,也帶來了手柄上的另一個設計——雙搖桿。一根搖桿已經可以控制角色的運動,那第二根搖桿有什麼意義呢?我們知道 3D 遊戲除了需要控制角色運動外,還需要控制相機視角,如果沒有第二根搖桿,視角就只能在幾個固定的方向來回轉動,這對開放式場景的 3D 遊戲來説是極大的限制。左右各一根搖桿的設計可以讓玩家控制角色方向的同時,自由控制視角方向。至於一些閃避攻擊的動作,則交給食指和中指的 R/L 按鍵控制。

至此,傳統遊戲手柄已經進化成了完整體,第六世代的遊戲手柄也只是對這一設計上進行修補。比如 Xbox 平台槍車球的遊戲更多,所以 Xbox 將定位更精細的搖桿放在了方便拇指操作的十字按鍵的位置。Xbox360 還順應當時已經興起的無線趨勢,利用無線網技術,去掉手柄連接線,將手柄帶入無線時代。

 
總體來説,以 Xbox 手柄為主的傳統的遊戲手柄已經進入了「小修小補」的情況。手柄現有的按鍵足以滿足當前的遊戲功能。想添加更多的功能時,卻發現玩家已經沒有多餘的手指可用。所以遊戲巨頭任天堂直接選擇了另一條路。

次時代交互,體感控制來臨

2006 年,任天堂推出了第七世代的遊戲機 will,將重力感應放進了遊戲手柄中,並將左右手分離。左手操控搖桿和扳機,右手操控功能性按鍵。通過陀螺儀監測手柄的動作狀態,將現實世界的揮動同步到虛擬世界中。從玩法上來,Wii 反而更加符合人類的直覺,這也讓 wii 獲得更多家庭用户的青睞。但體感操作在精確度上並不能達到傳統手柄的效果,在槍車球之類的競技遊戲上比較吃虧。

 
到了第八世代,遊戲主機只剩下三家,任天堂放下了激進的體感控制,重新迴歸傳統手柄,不過依舊在手柄中採用了重力感應設計。Sony也在手柄中加入了重力和觸摸板,用來豐富手柄的操作功能。

傳統手柄再次統一市場

即將來臨的第九世代中,Sony和微軟已經公佈了 PlayStation 5 和 Xbox Series X 的手柄設計。這兩款手柄都是在過去設計的基礎上進行進一步修補,比如將跑馬燈換一個位置、減少手柄能耗、換更好的震動馬達、為扳機鍵加入自適應阻尼、內置麥克風、更換 USB type-c 接口、優化人體工學等等。

 
▲ 手柄設計走向同質化

它們在交互方式和內在功能上相對傳統手柄並沒有質的變化,更多的是改善功能的體驗,並優化各個功能的聯動效果。對於開發商來説,傳統的設計意味着不會有太大的商業風險,對於玩家來説,設計繼承適應起來更加輕鬆。

但這樣的改進終究還是太慢了些,代表未來的體感設備何時才能徹底成熟?遊戲交互方式會有新革命麼?傳統遊戲手柄會不會被其他交互設備替代?

如果會,我希望能早點看到這一天。

題圖來自:gadgetlove.com


資料來源:愛範兒(ifanr)

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