游戏手柄是怎么进化到今天这样的?

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04-10 19:13

主机玩家最在意的是什么?除了主机的性能独占的游戏之外操作是否舒适,交互是否舒适一定是玩家们考虑的一大重点。每一代新主机发布除了讨论主机的性能以及独占游戏之外,大家最关注的就是新的控制器有什么新功能,能不能带来更好的游戏体验?在公布性能参数之后,索尼 PS5 终于发布了新一代游戏手柄。

新的 PS5 手柄被称为 DualSense,布局还是我们熟悉的索尼手柄布局,但它的外形相比上一代更加圆润,当然也更像 Xbox 手柄了。仔细想想,我们可以发现几乎所有主流手柄外观都在向圆润的 Xbox 的手柄趋同。

即使是特立独行的任天堂,也提供了类似 Xbox 手柄的 Switch 手柄。为什么所有厂商都要把手柄做成这样子?这个故事,要从 1961 年讲起。

上古时期,人们用什么玩游戏?

上世纪 60 年代,麻省理工学院铁路模型技术俱乐部的史蒂夫·罗素,在 DEC PDP-1 小型机上开发了一款名叫「太空大战」的视频游戏。

游戏的玩法很简单,两个玩家分别控制两个单位互相发射子弹。由于玩这个游戏需要四个开关,起初他们是通过小型计算机前面板的测试开关进行控制的,但测试开关操作起来非常困难,所以他们开发了一个独立的控制设备。这个控制器拥有一个向左或向右旋转的开关,用以控制飞船左右移动。两个按钮用来发射鱼雷和开启超空间,这可以算是第一个专为游戏而生的控制器。

1972 年。世界上第一台游戏主机奥德赛上市,这一时期的游戏主机并没有太多的功能,支持的游戏也极为有限。所以他们针对不同的游戏,创造了不同的控制设备。比如 Home Pong 专用的旋钮控制器,两个不同的旋钮上下控制于左右控制分离开来。想象一下,左手只能控制物体的上下,右手只能控制物体的左右移动,想要用双手完美控制物体的运动轨迹,你需要经过多少练习?

也正是因为旋钮控制太反直觉,普通消费者对这种游戏机并不是很热情。为了解决控制问题,当时的街机业将工厂的操作杆搬上的游戏机。有了操作杆,人们操作游戏角色时想上就上,想下就下,不需要再经过大脑判断控制器的逻辑。与此同时,操作杆还可以同时激活 X 轴开关和 Y 轴的开关,侧向移动也得以实现。

▲  图片来自:知乎

70 年代投币式街机游戏的爆火,让操纵杆设计已经逐渐被大众所接受,成为所有游戏机的必备设计。第二代最流行的家庭游戏主机雅达利 2600,也理所当然的采用了一根操纵杆加一颗按钮的控制器,这种设计可以让操作角色在平面空间上自由移动并执行动作。但只有一个按钮,极大地限制了游戏开发者的功能设计。遗憾的是,1983 年北美电子游戏崩溃事件,击垮了所有第二代电视游戏机,这种操作杆式控制器随着雅达利 2600 走进了博物馆。

雅达利 2600 控制杆 图片来自:Wiki

十字按键出现,手柄初见雏形

1983 年,任天堂在日本发布了 Famicom也就是我们熟知的红白机。功能和游戏暂且不论,它带来了历史上最经典的游戏控制器设计——十字按键。

 

▲  图片来自:Wiki

从功能实现来讲,十字按键可以完美代替传统操作杆的所有功能。上下左右四个维度的按键依旧符合人对空间判断的直觉。边缘翘起的设计,可以让人们准确的判断按键的方向。

 

从舒适性的角度来看,十字键也远超操纵杆。试想一下,如果让你选择用一只拇指或者一只手控制方向,哪个玩游戏会更轻松呢?

除了功能和舒适之外,控制器的成本也是游戏机公司考虑的一大重点。制造一个控制杆需要更多的塑料和金属。而是到一个十字键只需要一小块电路板和几个导电的胶垫。很显然,十字键的成本更低,兼顾了体验与成本,是厂家与用户的双赢选择。

▲ NES 手柄拆解 图片来自:iFixit

在 80 年代早期。十字按键配合 AB 键,几乎可以通吃所有游戏,因为那时的游戏复杂度并不高。通常情况下只有角色移动和一两个功能需要满足。

但游戏机硬件是在不断发展的。更强大的硬件机能,让开发者开始寻找更多样的玩法。比如一个角色要跑、要跳、要攻击、还要捡道具。每一个功能都需要按键来适配,游戏机厂商只能不停地在右侧区域加入新的按键。

但人的注意力是有极限的。通常情况下,分布在上下左右的四个按键,就是拇指所能控制的极限。如果按键超过这个数量,用户的拇指就无法准确定位,游戏的操控难度也会直线上升。虽然手柄中间一般还有两个功能按键,但位置确实不方便操作。

 

▲ 世嘉 MD I(左)和 MD II 的手柄

1991 年任天堂发布了第四代游戏主机 SFC,新主机的控制器在 NES 的基础上,在右侧新增了 XY 两个按键,并在手柄顶部新增了两个肩部按钮,也就是我们熟悉的 L1、L2 按键。这两个按键的位置正好位于握持手柄时食指的位置,用户不需要改变姿势,就能轻松控制这两个按键,非常符合人体工程学。

 

▲ SFC 手柄

这两个按键的出现,极大地缓解了手柄右侧功能区的按键紧张情况。一经问世,就迅速得到了玩家和开发厂商的认可,任天堂的竞争对手们也纷纷照搬这一设计。但这并不意味着 SFC 的手柄没有缺点,90 年代初,格斗游戏已经在家用视频主机的市场中流行开来。格斗游戏在街机市场上已经形成了方向键连击+功能键操作方式。方向键是否舒适又成了玩家的迫切需求。

传统的十字方向键在快速连击时,必须要使用搓连招的方式。「搓」这个字就能很形象的表现出玩家使用传统十字按键时的痛苦。搓半个小时还好,如果连搓两个小时左手的拇指都能磨下一层皮来。

出现这个问题的根本原因,是十字按键的物理结构导致的。SFC 和 NES 的按键都是固定的,方向键的键程垂直向下。手指在方向键上滑动时,会直接与按键产生摩擦。

格斗流行大潮中,拇指摇杆诞生

针对这个问题,任天堂的老对手世嘉则提出了另一种解决方案——立体式方向键。所谓立体,就是将四个按键组成一体,整体结构类似一个扁平的摇杆,并在按键的四周添加开关,用户的手指不需要离开方向键,就可以快速连击不同的按键。

 

可能你会说,立体式方向键的和摇杆有什么区别?至少这两样在外观上是有区别的。当时街机厅格斗霸主的 SNK,就在推出的家庭主机 Neo Geo CD 上将方向键替换成了和街机厅类似的摇杆。当然,家用游戏机上也不能直接照搬街机厅的操作杆,SNK 对操作杆的形态进行了改进。

 

▲ Neo Geo CD 的拇指摇杆 图片来自:wiki

原理上还是和街机厅操纵杆保持一致,采用四个侧边的簧片检测操作杆的位置,但操作杆被缩小到用一根指头就能操作的长度,并将操作杆顶端做出凹坑,方便用户用指头推动操作杆。这一设计成为了后来游戏手柄上拇指摇杆的标准设计。

除了摇杆和按键的进化外,手柄的外观设计。也越来越注重人体工学。70 年代初的家用游戏机手柄。都是放在桌子上玩的。不需要考虑。用户握在手里有什么样的感觉?只需要实现功能就行。伴随着十字按键和操作杆的退场。手柄开始走向小型化,手柄可以轻松地被玩家拿在手上,玩家以不同的姿势都可以对手柄进行操作。

按键增多,手「柄」被迫出现

起初,手柄只有一个十字键和两个按键。功能简单,即使做成长方形的盒子。玩家拿在手里也不会感觉太累。但后来的手柄按键越来越多。例如 1988 年世嘉在日本发售的 MD 的手柄,已经有四个功能按键。一只大拇指管四个功能按键。就需要大拇指在手柄上快速移动。这会导致握持的稳定性下降,玩的时间长手也比较累。这种感觉就类似在现在的智能手机上横屏玩游戏。两个大拇指就管所有操作,不但手累操作效率也低。

▲ 这时的手柄已经越来越圆了 图片来自:wiki

于是各家在手柄设计时都引入人体工学的设计理念,研究手在放松条件下自然握持的姿势,让手柄的形状匹配手的形状。我们将双手放松,自然放在桌面上,会发现其他四指微曲时,手掌中间刚好能放一根棒子。于是,手柄的「柄」就这样形成了。

从上世纪 80 年代末的第四世代开始。世嘉就在 MD 手柄上用上了这种设计理念,手柄两侧突出的握把部分,既可以提高握持手柄时的稳定性,也可以有效减轻长时间玩游戏的疲劳感。

这种的实用的设计,在第五世代游戏机得到了普及。3DO、世嘉土星、PS、任天堂 64,都采用了不同程度的握把设计。大家发现,握把越长握持的稳定性越高,更长的握把可以让原本用来托住手柄的中指得到解放,转而单独操控两个扳机键,进一步缓解拇指操控多按键的压力。

 

3D 时代,模拟摇杆来了

至此现代手柄的设计就已初见雏形。这里必须要提一下任天堂 64,作为首款 64 位主打 3D 游戏的家用主机,任天堂很早就意识到 3D 时代即将到来。但当时的游戏手柄对 3D 游戏的支持并不是很好,原因有二。

第一个是当时大部分手柄都采用了十字键控制方向的方案,十字按键只有八个方向控制维度,游戏角色只能在场景中以 45°变换方向。这种方向控制法对 2D 游戏来说是足够的,但放在 3D 游戏中,僵硬的方向控制经常造成角色被场景卡住的情况发生。

 

▲ 传统的摇杆只能识别 8 个方向

如何让游戏角色在 3D,世界中可以自由的转身?任天堂给出的答案是加入一个模拟摇杆,这个摇杆与之前街机厅的不同,可以检测 XY 轴的向量信号。它不仅有上下左右+45 度角的 8 个方向,还可以通过向量信号,换算出摇杆旋转的具体角度,并推算出摇杆在某方向的动作幅度。

 

▲ N64 的控制器

有个模拟摇杆的加持,玩家可以操作角色在 3D 场景中原地转圈,还能通过推摇杆的力度控制角色移动的速度。这种跨时代的操作体验。让马里奥 64 在 N64 平台获得了 1100 万的销量,也为家庭主机跨入 3D 游戏时代,探索出了一条新的道路。

开发触感交互,手柄出现震动

除了以模拟摇杆之外,任天堂 N64 的手柄还带来一个重要的功能——震动。在手柄没有震动功能以前,电视游戏对人的反馈只有电视上画面和游戏音效,只占视、听,嗅,味,触其中两项,手柄本身除了按键的确认感外只是指令的输入工具。

 

▲ N64 手柄可外接震动模块

有了震动后,游戏可以利用触觉做出一定反馈。比如我们在玩赛车游戏的时候将车开到泥土路上,手柄就会通过震动反馈路面的触感,借此提示我们车辆目前状态。手柄的震感如何也是我们选择手柄的一个重要因素。初代 PS 的 DUALSHOCK 手柄,就在任天堂 N64 的基础上,将震动功能集成的手柄内部,并通过两个不同的马达,使震感更加多样化。

 

初代 DUALSHOCK 手柄,也带来了手柄上的另一个设计——双摇杆。一根摇杆已经可以控制角色的运动,那第二根摇杆有什么意义呢?我们知道 3D 游戏除了需要控制角色运动外,还需要控制相机视角,如果没有第二根摇杆,视角就只能在几个固定的方向来回转动,这对开放式场景的 3D 游戏来说是极大的限制。左右各一根摇杆的设计可以让玩家控制角色方向的同时,自由控制视角方向。至于一些闪避攻击的动作,则交给食指和中指的 R/L 按键控制。

至此,传统游戏手柄已经进化成了完整体,第六世代的游戏手柄也只是对这一设计上进行修补。比如 Xbox 平台枪车球的游戏更多,所以 Xbox 将定位更精细的摇杆放在了方便拇指操作的十字按键的位置。Xbox360 还顺应当时已经兴起的无线趋势,利用无线网技术,去掉手柄连接线,将手柄带入无线时代。

 

总体来说,以 Xbox 手柄为主的传统的游戏手柄已经进入了「小修小补」的情况。手柄现有的按键足以满足当前的游戏功能。想添加更多的功能时,却发现玩家已经没有多余的手指可用。所以游戏巨头任天堂直接选择了另一条路。

次时代交互,体感控制来临

2006 年,任天堂推出了第七世代的游戏机 will,将重力感应放进了游戏手柄中,并将左右手分离。左手操控摇杆和扳机,右手操控功能性按键。通过陀螺仪监测手柄的动作状态,将现实世界的挥动同步到虚拟世界中。从玩法上来,Wii 反而更加符合人类的直觉,这也让 wii 获得更多家庭用户的青睐。但体感操作在精确度上并不能达到传统手柄的效果,在枪车球之类的竞技游戏上比较吃亏。

 

到了第八世代,游戏主机只剩下三家,任天堂放下了激进的体感控制,重新回归传统手柄,不过依旧在手柄中采用了重力感应设计。索尼也在手柄中加入了重力和触摸板,用来丰富手柄的操作功能。

传统手柄再次统一市场

即将来临的第九世代中,索尼和微软已经公布了 PlayStation 5 和 Xbox Series X 的手柄设计。这两款手柄都是在过去设计的基础上进行进一步修补,比如将跑马灯换一个位置、减少手柄能耗、换更好的震动马达、为扳机键加入自适应阻尼、内置麦克风、更换 USB type-c 接口、优化人体工学等等。

 

▲ 手柄设计走向同质化

它们在交互方式和内在功能上相对传统手柄并没有质的变化,更多的是改善功能的体验,并优化各个功能的联动效果。对于开发商来说,传统的设计意味着不会有太大的商业风险,对于玩家来说,设计继承适应起来更加轻松。

但这样的改进终究还是太慢了些,代表未来的体感设备何时才能彻底成熟?游戏交互方式会有新革命么?传统游戏手柄会不会被其他交互设备替代?

如果会,我希望能早点看到这一天。

题图来自:gadgetlove.com

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