一、引言
通过操纵游戏机手柄的按钮等，实现对电脑上模拟角色的控制,比较适于进行模拟器类游戏，特别是一些滚屏类游戏，所以几乎所有家用游戏机都得使用手柄进行操作。游戏机手柄主要分为格斗手柄、赛车手柄、飞行手柄等。因格斗手柄（双轴四按键手柄）可应用范围最为广泛，且是玩家最广泛意义上的手柄，故本文主要分析这类家用游戏机手柄的发展演变。作为产品，遵循其发展的历程，不难发现产品总是处于不断进化之中，随着技术的不断革新、游戏软件的迅速发展，促进了游戏机手柄的成长与升级，带给了我们越来越多的惊喜与快乐。
二、游戏机的诞生
世界上第一台游戏机BROWN BOX诞生于1969年，由电子游戏产业之父RALPHH·BAER（拉尔夫·贝尔）所设计，开了游戏机发展史的先河。该游戏机是世界上最早的家用游戏机，且全世界仅有一台，机身上刻有制作者本人签名。
BROWN BOX（如图1）属于成本高、功能单一的私人家用游戏机，控制器的外形更像是古老的调频收音机。中间或者旁边的金属旋钮，相当于现在的方向控制，一个旋钮控制x轴移动，一个控制y轴移动，更换游戏时需插入不同的卡带，准确地说只有两个游戏可以选择，但在当时很受欢迎。作为游戏手柄的雏形，巨大且笨重的箱体造型，采用明度较低的色彩使木材的质感显得格外沉重，再加上当时比较落后的加工工艺，手柄的设计确实算不上美观，但却为之后的手柄设计打好了基础。
解决本领域技术问题的最有效的原理和方法，往往来自于其他领域的知识。随着通信技术的成长，游戏机在外观上基本无太大变化，功能方面却在逐渐革新（如图2）。
三、软件支持对游戏机手柄的影响
随着上世纪80年代优秀街机作品“太空侵略者”的热卖，游戏机卖家逐渐将其运动模拟移植入自己的设备中，才使得游戏机逐渐受到大众的欢迎。为达到某种性能，将游戏机进行系统拆分。从软件角度，加大了第三方软件技术支持。由ATARI发售的卡带式家用游戏机，以方便的卡带式技术为基础，自主开发多种游戏软件。为了扩大主机的销量，ATARI还公开了其程序规格，使得当时基本上不论是谁都可以自行开发和销售ATARI的游戏。ATARI 2600是FC发售前世界知名度最高的主机。这样做不仅吸引了很多第三方的支持，使游戏种类变得丰富，更获得了前所未有的佳绩。
雅丽达ATARI 2600（如图3）支持了多种游戏软件、无线设计的家用游戏机，其游戏手柄呈扁平箱体造型、单一旋钮突兀，按钮生硬；大量应用黑色，色彩沉重、明度纯度均较低；以铸铁材料为主，加工工艺技术粗糙。但值得一提的是，无线技术的应用遵循的是TRIZ理论中的可移动性原则，将沉重的游戏机变得灵活起来。随后，出现几款革新性的按键式设计，其中以1982年的手柄（图4）为代表，但这种多方向的按键控制，却给使用者带来使用不便与更多的操作失误，最终被淘汰。
四、游戏机手柄的发展演变及TRIZ分析
1. 1983年—1987年的发展分析
在上世纪80年代，日本的任天堂开辟了一个崭新的红白机时代，这时，真正意义上的家用游戏机FC开始风靡世界，并逐步产生了一个庞大的家用游戏机产业。
任天堂的FC全称为Family Computer（图5），是日本任天堂公司1983年生产的游戏主机，现在很多游戏的前身就是来自于FC。8位卡带式家用游戏机FC为游戏产业做出了相当大的贡献，甚至可以说FC游戏机是日本游戏产业的起点。FC也曾在80年代风靡中国大陆，那个时候很多人管它叫红白机。
红白机游戏手柄的设计变得与众不同，从原理上讲，任天堂的手柄设计，是将传统意义上的“鼠标”进行专业模块化设计。它既考虑到使用过程的多方向操作的灵活性，又考虑到使用者手指的活动习惯，这是对人机工程学的第一步成功运用。作为制作成本较低、功能多样的家用游戏机来说，其手柄采用更为轻薄的扁矩式造型，色彩上采用高明度色调，并用红白两色很好地将功能键加以区分，塑料材质与较好的工艺使得产品变得操作性、使用性更强。信息储存方式的革新，色彩的正确运用，使产品界面模块化，这些特点最终带来了前所未有的成功。
1987年，由世嘉发售的8位家用游戏机SEGAMASTER SYSTEM，如图6所示。SMS原是作为SEGA MARK III的美版主机而开发的，后于1987年10月在日本发售。日版主机配备有FM音源、3D眼镜接口以及连发设定用按钮。由哈德森开发、NEC发售的家用游戏机，一般略称为PCE。是世界上第一台采用CD-ROM媒体的家用游戏机，游戏存档使用外部记忆方式。该款游戏机之所以当时在日本非常受欢迎，这是与主机的性能、大容量带来的游戏质量的提升分不开的。这符合了TRIZ理论中的提高理想法则的运用，进一步满足了使用者的需求。其手柄的设计仍保留了红白机的设计，只是针对按键细节做出了更有科技感、机械感的造型变化，以黑灰色为主。
2. 1987—1992年的发展分析
当时，游戏机手柄的设计出现了百家争鸣的现象，但走的基本是一个路线—仿真设计。仿真设计能给消费者更大的视觉冲击，带来更多的体验刺激，其中经典的代表是1987年设计的NES Zapper（图7），在此之前也曾有几款激光枪式的控制器，但是都没有NES Zapper的酷。不过随着LCD显示器的出现，这类控制器也逐渐消失。除此之外，之后还设计出娱乐健身类的跳舞游戏机(图8)，游戏机手柄的设计便与主机融为一体。在这一时期，随着设计理念的变化，促使游戏机发展迅速，其手柄也各式各样。但由于其受限于单类游戏，这一繁华时期逐渐降温，此种模式也从家用游戏机行列中退出。
1983至1992年期间，游戏机手柄设计处于一个摸索时期，遵循的都是提高理想化法则，使用户体验得更好，满足其使用过程的愉悦感、轻松感，服务于人。
3. 1993—2000年的发展分析
1993年，作为游戏机行业的带头人任天堂公司，又一次对游戏机手柄的设计做出革新。Nintendo MAX（图9）是NES的可替换摇杆，它引入了360°方向摇杆，充分体现出可控性与维数变化性，考虑到操作角度的变化，进一步优化了手柄的使用过程。其下方的两个类似把手的地方也体现出对人机工程学的合理把握，打破了传统箱体的扁矩造型，曲面化法则的设计理念使产品外观动态感十足，更注重风格的打造，这些设计理念使其成为了当时游戏机手柄的主流。
1994年，SONY发布了32位基于CD的家庭电视游戏系统索尼PS游戏机，由于PS的品牌号召力使得众多知名软件厂商纷纷加盟，PS主机上开始逐渐呈现出百花齐放的局面。Sony PlayStation2（图10）的控制器带有4个顶部键和两种方向键，属于在Nintendo Max上进行改良的产品。黑色的配色也似乎比白色显得“苗条”了不少，再加上复合材料的材质，精良的加工工艺，PS的出现使得SONY游戏机一举成名。之后的改良设计都很好地运用了人机工程学的原理，打造出更具现代风格的产品。
自1993年至2000年，回顾游戏机手柄设计史，这一阶段的技术发展处于成长期（如无线技术、信息储存技术等）。游戏机的设计大多针对主机进行功能上的革新以及性能的提升，在手柄设计上，对于人机形态色彩的运用来说，只有任天堂及SONY公司的设计在可移动性与可控性、动态性上有了良好的改善，实现了提高理想化法则，而其他品牌的游戏机手柄设计没有革命性的突破。
4. 2005年至今的发展演变分析
虽然手柄设计逐渐学会运用先进的设计理念及方法，但是一直处于成长阶段，还有着广大的可探索空间。直至2005年11月22日，微软在美国推出了Xbox 360游戏机（图11），将手柄设计提升到又一个高度。从第一代Xbox就开始的Xbox Live在线服务是Xbox 360的最大卖点。玩家除了可以跟第一代的Xbox一样，将游戏机连上互联网与其他玩家进行游戏的在线对战，到了Xbox360，还可以从在线卖场下载游戏试玩版、小游戏、电影或电视影片来欣赏。对于其手柄的设计，Microsoft Kinect是Xbox360的体感控制器，完全不需要方向与按键，它内置的3D摄像头可以捕捉你的所有动作，你的身体就是你的控制器！微软公司的这款设计，在可控性法则上，使控制游戏变得更容易；在可移动性法则上，满足了游戏者随时随地娱乐；在动态性法则上，做到了从有形到无形的形态进化；在自服务原理上，摄像头主动识别记录，使之成为了老少皆宜的轻松娱乐项目，创造了一种全新的游戏方式。而随后，不甘示弱的任天堂在2006年11月6日发布了Wii（图12），其最大的优势在于它独特的动作感应控制器Wii Remote，Wii能识别出使用Wii Remote的玩家所做出的动作，比之前的3D摄像头性能要更高些。而Wii的这种全新的体感操作使得很多非传统玩家（女性和中老年人）都开始玩游戏机，让任天堂开创了全新的市场。有些人认为Wii可以用来健身。最初的Wii控制器分为两个部分，双手各持一个，其便于抓握的控制器带有非常灵敏的方向感应装置，在色彩的运用上更是多种多样，丰富艳丽，深受女玩家的喜爱。
PS Move（图13）是索尼PS3体感游戏周边的一款体感设备，其全称为Play Station Move动态控制器。PS Move包含两个部分，摄像头和体感手柄。PS Move最大的亮点在于除识别玩家肢体左右上下的动作之外，还可以感应到玩家手腕的角度旋转变化。因此不管是激烈的运动还是细微的动作都会在PS Move上完美的展现出来，索尼PS3的体感游戏均能识别到人体细微的动作。它可以同时允许四个玩家同时进行，虽然四个玩家同时进行游戏可能会导致游戏延迟，但是如果对于游戏运动要求不高的话完全是没有问题的，相比于其他的体感游戏平台还是有一定的优越性。在手柄设计上，SONY采用了圆柱有机形态，可爱的造型体现出对使用者的心理感受的重视，更加有亲和性，满足并提升了情感需求。
通过以上三大公司推出的产品设计，不难发现新一代的动作感应技术已成为蓬勃发展的主题，手柄的设计也由曲面化的有形设计变为控制性更好的无形设计，更增强了人们的游戏乐趣，满足了更高的需求。思考前面分析的演变过程，可以总结出，游戏机手柄的设计理念也是遵循着TRIZ理论发展的，并将会一直按照其理念继续进化下去（见表1）。
五、游戏机手柄设计的展望
随着科技的飞速发展，游戏机渐渐被大部分人忽视，它的地位似乎被动摇着，尽管研发人员使用更现代的技术来包装它，但单一的逐渐成熟的科技原理针对现代产品来说是远远不够的，这就出现了冲突，基于TRIZ理论的分析解决方法如表2所示。要想解决这个问题，就必须学会灵活运用TRIZ理论的法则，做到质的变化。
首先必须要处理好设计与人之间的关系：设计是为了满足人的一种生活需求，而非改变；设计是方便人的生活方式，而非复杂。因此，好的设计必须以人为本，注重人的生活细节，方便人的生活习惯，使设计让生活更美好。特别是在工业设计高度发达的今天，很多设计师力图否定约定俗成的设计，用自己的思想创造一种新的生活方式，这样就无形中加重了人们的“适应负担”，这种设计并不是一种全新的设计，而是关注一些人们没有意识到的细节，把这些细节放大，注入到原有的产品中，这种改变有时比创造一种新的产品更伟大。其次要选择更加强大的科学技术的支持，把握时机，若想尽快打开市场，也许可以逐渐与其他潮流产品相结合，强化功能，使游戏机最终成为大众不可缺少的新产品，一种愉悦情趣的生活用品。
参考文献：
[1]《中国游戏机交流论坛》，http://blog.tianya.cn/blogger/blog_main.asp?BlogID=3568439.
[2] 田 野.《游戏的过去现在与未来》.科技创新导报,2012年，NO.25.
[3] 李逍遥.《超级游戏机的诞生》.软件U刊,2008年，第3期.
[4] 图片来源：http://game.zol.com.cn/222/2228875.html
责编/王蒙