手機的虛擬搖桿真的很難用嗎？ Part.01
先來聊聊市面上的「遊戲控制器」吧！
遊戲控制器（Game Controller）泛指所有遊戲中，玩家對遊戲系統輸入指令的裝置。例如PC遊戲的鍵盤或滑鼠，以及主機遊戲的手把等等。
控制器的種類繁多，根據遊戲平台和配套的硬體差異很大，甚至還有主機遊戲特別製作了「專屬的控制器」只為了遊戲體驗更「獨特」。
究竟如何根據控制器來設計遊戲系統，以及跨設備時的控制方案，一直都是困擾開發團隊的問題之一。
我們今天就先來研究一下現在市面上常用的控制器，之後幾篇再來重點講解控制器與遊戲操作的關聯，以及設計遊戲時需要注意的重點吧。
比較常見的遊戲控制器
簡單的盤點一下目前市面上主流的遊戲控制器大概有哪些。
個人電腦 -鍵盤滑鼠（Keyboard and Mouse）
個人電腦原本用於資料處理，一開始只有鍵盤的功能，後來加入了滑鼠，可以更精確的在螢幕上某個座標或範圍，也支援拖曳、中鍵滾動等等的功能。
家用主機-手把（Controller）
主機平台由於是針對遊戲所設計的裝置，因此有特別設計的控制設備，也就是中文叫做「手把」的玩意兒。
目前雙手同時使用的手把，不同廠商在設計上都大同小異，大都是近似迴力鏢形狀，主要操控方式為「搖桿」和「按鈕」。
不過手把並非一開始就長成這樣的，像是任天堂的遊戲手把就常常不按牌理出牌。例如當年的 Wii 以及最新的 Switch 手把都很特別。除了能偵測手把的轉動朝向之外，還能接上特別的裝置，有很多不同的變化。
國外有玩家將遊戲手把的演進史做成了影片，可以一目了然看出手把的變化，不過是從現代往回看，有興趣的讀者可以參考：
智慧型手機/平板-觸控螢幕（Touchscreen）
智慧型手機算是目前最普及的遊戲設備了。
手機的基本操作是採用電容式的觸控螢幕，除此之外現在的手機大都也配備陀螺儀等能偵測轉動的元件。
觸控螢幕最大的特點就是「沒有觸覺反饋」，也就是所有的搖桿按鈕都是虛擬的，無法藉由觸覺感受得知目前的操作情況，因此畫面或音效就變得格外重要。
VR 感應裝置（Virtual Reality Device）
VR目前還是較為小眾，但作為最新開發出來的遊戲硬體設備，這邊還是提一下。
VR除了頭戴顯示器之外，通常配備手套或手把，以雷射定位等方式來抓取玩家動作與座標。例如 HTC Vive 就需要在遊玩空間的斜對角裝設兩個用來定位的方盒子。
這些手把上運用的大部分也是「按鍵」或「觸控面板」居多，和前面提到的設備並沒有太大差異。但手把本身和空間能有互動，不同的手勢也能達到不同的效果，體驗上依舊是非常獨特的。
控制設備的「元件」與輸入方式
簡單了解了控制器的種類以後，來看看這些控制器究竟都是用哪些「部件」來實現玩家的輸入操作吧。認識這些元件，能提高對遊戲操作的理解，避免設計出不好的使用者體驗。
1.按鈕（Button）
按鈕算是最常見的輸入設備之一了。一個塑膠圓盤作為按鍵帽，搭配矽膠墊和金屬彈片，實現「開」和「關」兩種不同的訊號。
在遊戲設計中，除了「單擊」之外，按鈕還可以做到「連擊」（快速連續單擊），「長按」（按住不放）等操作。
例如部份橫向捲軸遊戲，就會設計成「快速連按二下」並且「第二下按住」來觸發跑步狀態。
2.搖桿（Joystick）
搖桿最初是在載具或大型工程器具上率先使用的。後來逐漸普及到各種領域，除了主機手把以外，街機機台、抓娃娃機等也非常常見使用這種元件。
搖桿主體由控制桿本身和基座組成，一開始其實只是近似於四個按鈕（四個方向的開關），後來逐漸發展為能夠接收「二維方向」的訊號，簡單來說就是輸入「角度」參數。
現在的主機遊戲手把搖桿，除了方向以外，也能感應到「力度」，也就是搖桿本體偏離中央位置的程度，不僅僅只是朝向而已。
在Xbox等較新的手把搖桿還多了一個「向下壓」的額外操作，不過這個操作和搖桿轉動不太好同時進行。在3D遊戲中通常用來觸發蹲下，或是重置攝影機之類的功能。
3.鍵盤（Keyboard）
鍵盤是個人電腦的標準輸入設備之一，不過你可曾想過為什麼大部分的第一人稱視角遊戲，都預設用WASD這四個按鈕來移動嗎？
其實在一開始的時候並沒有比較通用的方式，但在1997年的第一屆Quake（雷神之鎚）全國錦標賽上，一名叫做 Fong 的玩家擊敗了 Tom “Entropy” Kimzey，並贏得了法拉利328作為冠軍獎品，用的正是一手握著滑鼠，一手按著WASD的操控方式。
後來在 Valve 出品的遊戲中，Half Life 首度將 WASD作為移動的預設按鈕。但當時這種操作方式尚未成為主流。
直到後來 CS 爆紅的時代，由於對 Ctrl 和 Shift 的依賴，大量的 PC 遊戲玩家習慣並推廣了中間三隻手指操控 WASD 移動，小指使用 Ctrl 和 Shift，拇指可以額外操控 Alt 和 Space 這樣的方式。
直至今日，只要是第一人稱視角的遊戲，無論是否為射擊遊戲，大都採用了這種學習門檻最低的配置方式。使用 R 作為換彈（Reload）按鈕，E 或 F 作為場景互動按鈕等等，這套操作方式待下一篇文章細聊。
鍵盤雖然在分類上也屬於按鈕，但鍵盤是按鈕的極致組合，大量的按鍵分佈在同一個基座上緊密排列，十隻手指有各自的操控範圍，因此在遊戲設計上，鍵盤並不等同於手把按鈕，需要獨立出來考量。
在文書處理上，常用的方式除了像是按鈕的單擊或按壓之外，複合按鍵（或稱為熱鍵，Hotkey）也是相當常見的作法，例如 Ctrl + C 是複製等等。
要留意的是，一般文書處理的場合，大部分按鍵已經有字符輸入功能，所以需要採用 Ctrl 或 Shift 等輔助輸入特殊指令。但在遊戲中，功能大都沒有多到超過鍵盤負荷，設計新的複合按鈕除了讓玩家的學習成本增加以外，基本沒有什麼優勢，因此在遊戲中使用熱鍵功能需要審慎評估。
4.滑鼠（Mouse）
滑鼠也是現今桌上型電腦的標配了（或許Mac筆電除外）。
最早誕生的滑鼠是在1968年，由美國科學家發明。當時的滑鼠只有一個木盒子，加上一個圓球作為座標感應，以及一個小按鈕作為觸發裝置。
後來逐漸有了光學滑鼠，但不能在光滑的表面上使用，因此大都會配備滑鼠墊，用以增加表面的粗糙程度，讓滑鼠的移動輸入穩定一些。
一般來說，使用者大都是用手腕移動整顆滑鼠，不過也有例外，這種裝置被稱為「軌跡球」。長期使用電腦工作的人容易罹患腕隧道症候群，手腕肌肉會受傷而無法繼續操作滑鼠，但軌跡球並不是整顆滑鼠移動，而是用拇指操控單球進行座標移動，降低了對手腕的負擔。
不過，軌跡球並不適合用來玩遊戲，尤其是需要快速移動視角的射擊類遊戲，加上用的人本來就少，在設計遊戲的時候，其實只需要考量一般滑鼠使用者就可以了。
滑鼠的基本輸入其實是「二維座標」，也只能輸入二維座標。
就算是3D射擊遊戲，滑鼠實際上也只是在以玩家為中心的圓球表面上進行座標調整（也就是旋轉視角），無法輸出三維訊號，移動還是需要靠鍵盤或是滑鼠左右鍵。
一般滑鼠基本會配備左右兩顆按鍵，此外中鍵提供滾輪，可以以滾動的方式輸入一維變量，通常這個中鍵也能按壓，所以能額外提供一個按鈕的操作空間。不過就跟搖桿一樣，中鍵的滾動和按壓是很難同時進行的，要注意。
5.觸控螢幕（Touch Screen）
觸控螢幕算是幾種操控設備中最晚問世的了。觸控面板雖然很早就發明了，但和手機等攜帶型裝置結合在一起是到西元2000之後之後才發生的事情。
觸控螢幕的特點是「所見即所得」，也就是手指點擊的位置就是看到的位置，這個操作體驗和鍵盤、滑鼠或搖桿有本質上的區別。在設計上，觸控螢幕對「肢體」的掌握更為重要，例如點擊螢幕的同時，手指實際上會遮住一部分資訊等等，詳細可以參考筆者之前寫的：如何做好遊戲的UX設計？一文。
除了單擊，觸控螢幕還有多種特殊操作，例如
- 單點觸碰
與按鈕的基本操作相同。
不過需留意，有些按鈕有多段式按壓（例如相機快門），但手機觸控螢幕只有「觸發」和「未觸發」兩種，無法感應按壓力度。 - 單點拖曳
按住之後移動，滑鼠也能作到類似的操作。 - 單點滑動
這邊的滑動指的是很快速的往某個方向滑，這個操作是在觸控螢幕上特有的。
有時也會設計隱藏式選單，從螢幕邊緣往內滑動來觸發。 - 雙點拖曳 / 旋轉
多加一隻手指之後，就有二維輸入的空間了，此時可以做縮放或旋轉的操作，例如使用 Google 地圖的時候。 - 多點滑動 / 觸碰
例如某些手機可以用三指或四指滑動螢幕，直接截圖等等。
對於觸控操作的設計，目前還是以蘋果系列的產品為最完善，無論是Mac電腦或是iphone等設備，觸控設計都是最直觀貼近使用者的。安卓由於機型眾多，在體驗上反而沒有蘋果來的統一。
6.陀螺儀（Gyro Sensor / Gyroscope Sensor）
陀螺儀其實是俗稱，正式名稱為「角速度傳感器」。簡單來說，就是用來「偵測旋轉」所使用的裝置。
例如在手機遊戲中，以前常見到可以模擬小鋼珠走迷宮，將手機本身傾斜來操控迷宮角度的小遊戲。這就是利用陀螺儀感應角度變化，實現的遊戲輸入方式。
陀螺儀也有分軸向，想要完全偵測現實的三維空間的話，需要使用三軸（3-Axis）的陀螺儀裝置才行。
不僅僅是智慧型手機或平板有內置陀螺儀，像是Nitendo最新的Switch手把中，也有配備陀螺儀，像是在「薩爾達-荒野之息」中，弓箭的射擊角度就是用陀螺儀來感應的，這種作法除了迴避了搖桿不好做精細瞄準的問題之外，也讓射箭操作更為直觀，省去多一隻手指操作角度的麻煩。（參考影片：https://youtu.be/v99yGJltsZg?t=204）
7.三軸加速度計（3-Axis Accelerometer）
上一點提到的陀螺儀只能感受到角度變化，卻無法感應到「移動」這件事情。而加速度計正是用來測量「動作」的。
加速度計顧名思義，就是用來偵測加速度的。而三軸加速度計就是可以偵測三維方向的動態變化。比較常見的用途是用來當重力計，用以偵測重力方向。
而手機等設備現在也會配備這個功能了，通常和陀螺儀一起使用，詳見下一點。
8.慣性測量單元（Inertial measurement unit）
所謂慣性測量單元（也稱為 Inertial Sensors），其實就是前面的陀螺儀加上加速度計的結合。
至於能夠有怎樣的效果，直接看影片最快：
在哈利波特：巫師聯盟這款遊戲當中，使用港口鑰（Portkey）道具，能夠利用AR擴增實境在手機的相機影像中呈現一個「實際能走進去的空間」。
以往的AR需要依靠錨點，也就是利用印出圖案的方式，讓系統抓到目前的空間狀態和距離，但現在的AR有更多可使用的輸入參數，體驗直接提昇了不只一個層級。
當然部份手機不支持這項功能，或是所處空間不夠大的時候，還是可以關掉這個陀螺儀偵測的功能。
如果對 AR 或 LBS （註一）類遊戲有興趣的開發者，可別錯過這些有趣的技術應用喔。
註一LBS 是指 Location-based game (or location-enabled game)，也就是基於地理資訊所創造的遊戲。諸如前面提到的巫師聯盟，Ingress、Minecraft Earth 和 Pokemon GO 等遊戲都屬於這類產品。
小結
結果花了一整篇在聊基礎科普，還沒來得及講到虛擬搖桿究竟是為什麼很難用。
下一篇我們再來談談哪些遊戲適合使用怎樣的操作方式，以及同遊戲在跨多種平台時，控制器設計可能遇到的問題。預計可能會再拆一到兩篇才聊的完。
有興趣的讀者可以先體驗一下單一一種遊戲，不同的操控方式所帶來的體驗差異，以及開發者對不同控制器的方案設計。
例如Steam的遊戲，常常同時支援Xbox手把和鍵盤滑鼠，都是非常適合研究的案例。反過來說，如果想做Steam上的遊戲，通常也必須考量到同時適配這兩種控制方式的遊戲方案。這些都留待之後介紹吧。
那麼，今天就先到這邊。
我是水狼，我們下次見。
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