以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR

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Medium mem312167
作者:劉胖胖
日期:2015/12/26
人氣:120713
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關注最近的科技議題,你可能會發現「VR」(虛擬實境)這個詞彙的出現頻率忽然變得很高,無論是 Oculus、Sony、HTC,或是三星、LG 等手機業者,都先後朝向 VR 領域前進,HTC 董事長王雪紅甚至預言,2016 年將是 VR 的元年。另外,你也可能聽過另一個很類似的詞,叫做「AR」(擴增實境),甚至你還會看到所謂的「MR」(混合實境)。究竟 VR、AR、MR 這三者之間有什麼差異?以下將為各位進行簡單的介紹。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR

【VR:Virtual Reality 虛擬實境】

VR 是 Virtual Reality 的縮寫,中文稱做虛擬實境,即透過電腦創造出一個虛擬的 3D 空間,並以各種技術「欺騙」人類的感官讓它們產生錯覺,使用者將如身歷其境般地進入一個完全人造的 3D 世界,並在裡面做各式各樣的事情。通常,要達到 VR 的效果,必須提供視覺、聽覺、互動、以及其他感官的模擬元素,上述項目做得越好,虛擬環境越「以假亂真」,使用者也更容易「信以為真」。我們通常將這種「信以為真」的感覺稱做「沉浸式體驗」;越優秀的 VR 效果,其提供的「沉浸式體驗」更佳。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR
▲VR 是 Virtual Reality 的縮寫,中文稱做虛擬實境,即透過電腦創造出一個虛擬的 3D 空間,並以各種技術「欺騙」人類的感官讓它們產生錯覺,使用者將如身歷其境般地進入一個完全人造的 3D 世界,並在裡面做各式各樣的事情。

眼見、聽見不為憑:VR 虛擬實境的視覺與聽覺體驗

視覺方面多半是透過一個頭戴式的 VR 顯示器播放各種 3D 擬真場景,無論是 HTC Vive、Oculus Rift、PlayStation VR,甚至手機用的 SAMSUNG Gear VR 等,都是使用這類的解決方案。這些裝置裡面有兩個畫面分別對應左右眼,兩個畫面的內容相同但角度略有差異,來模擬人眼的視差,因此當使用者戴上 VR 顯示器後,就可以獲得逼真的立體感與空間感,搭配環繞感明確的音源與耳機,使用者無論看到的、聽到的都是來自虛擬環境的感官刺激,自然就會感覺好像真的置身其中。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR
▲VR 裝置透過兩個畫面對於左右眼所造成的視差,讓使用者得到立體感與空間感。圖為手機播放 VR 素材時的狀態。左右兩邊的圖像幾乎相同,但角度略有差異。

影響 VR 虛擬實境沉浸式體驗的另一重點:互動性

視覺與聽覺的模擬將用戶帶入了虛擬的世界,但如果無法在裡面做點什麼事情,還不算是完整的 VR 體驗。一個基本完善的 VR 體驗除了看得到聽得到,還必須有互動。VR 裝置的互動類型,目前的主流大概有三種:「體感」、「控制器」、「動態偵測」。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR
▲一個基本完善的 VR 體驗除了看得到聽得到,還必須有互動。圖為 Oculus Rift。

「體感」主要是透過重力感測器或陀螺儀,判斷使用者的各種動作,例如前面提到的頭戴式 VR 顯示器,搭配體感元件後就可以針對使用者的頭部轉動。「控制器」的類型就比較多元,目前主流是採用手持控制器,例如 HTC Vive、Oculus Rift、PlayStation VR 都屬於此類型。手持控制器除了內建各種體感元件,來判斷使用者的動作,通常也會有一些按鍵來進行輔助。手持式 VR 控制器的下一步,可能是手套控制器,可以反映更細膩的手部動作,更直覺精確地在虛擬世界中完成各種需求。


▲手套型的控制器是 VR 的下一步,可進一步提升用戶的操作體驗。

VR 顯視器中的體感元件是為了模擬頭部轉動、手持控制器是為了模擬手部功能,「動態偵測」就是為了擷取包含姿勢、移動等更大的動作,其可分為兩大類型,第一種是在使用者身上穿戴各種感應器(例如 3D 動畫電影常用的動態捕捉技術),第二種是透過外部的定位裝置進行判斷(例如 HTC Vive、微軟 Kinect 等,均屬此類),前者的裝備相對複雜,穿戴比較麻煩,但動作判斷相對準確,後者是外部裝置,使用者不需要穿一堆東西,但偵測的範圍有限,超出感應器的範圍就沒辦法完成捕捉。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR
▲目前主流的 VR 裝置均採用手持式的控制器進行操作,同時模擬手部動作。圖為 PlayStation VR。

增強 VR 的沉浸式體驗:模擬其他感官

當 VR 導入以上的互動性設計後,使用者在 VR 環境下不僅可以看到擬真的畫面、聽到擬真的環繞音,視線會隨著頭部轉動,可以用雙手做很多事情,還可以在虛擬的空間中走動、閃躲。但除此之外,如果可以加上各種觸覺、嗅覺的刺激,將會帶來更強烈的「沉浸式體驗」。例如在 VR 遊戲中,試想玩家身處於一個戰場,除了可以直覺地舉槍瞄準、移動、躲避敵人視線,如果這時再聞到一點煙硝味,爆炸時感受到被彈飛的碎石擊中,握拳擊倒對手時可感受到某種衝擊,那是不是更逼真呢?目前類似的體驗在一些 4DX 電影院可以看到,但各種感官的刺激如何與體積較小的家用 VR 設備結合,還有待後續的技術突破。

VR 虛擬實境的應用

VR 虛擬實境在一些專業領域已經有一些實例,但面向一般商用市場的 VR 虛擬實境應用才正要起步,目前最大宗的依然是在遊戲產業,主流的類型像是射擊、競速、解謎、飛行,未來無論角色扮演、模擬、格鬥等也都可望陸續加入。除了遊戲,VR 虛擬實境應用於商業也有許多想像空間,例如虛擬店面、虛擬辦公室、虛擬導覽等。


▲無憂我房展示以 VR 技術虛擬看房。

VR 虛擬實境也可以用於教育,提供更深刻活潑的學習體驗。影視產業也很有可能陸續導入 VR 製作,目前已經有一些使用全角度拍攝的 MV 或節目出現。除此之外,VR 虛擬實境也可以用在軍事、醫療、體育等產業,可以加強訓練,降低不必要的風險。因此可以說,VR 虛擬實境的運用範圍涵蓋廣泛,經過了很長一段的醞釀期,目前關鍵技術陸續到位,預期未來幾年內這項技術將可能以飛快的速度進入我們的生活之中。


▲Surgical Theater 示範以 HTC Vive 的 VR 技術結合腦神經醫療。

與智慧型手機結合的 VR 虛擬實境應用

隨著效能提高、螢幕加大與畫質提升,讓智慧型手機結合 VR 變得可行。近年來陸續有一些廠商推出類似的產品,方式不外乎就是把手機插入有兩個觀景窗的頭戴式套件中,搭配特殊設計的素材(VR 遊戲或 VR 影片),就可以獲得全 3D 的沉浸式體驗,像是 Google Cardboard、三星 Gear VR 都是具體的例子。不過,以智慧型手機呈現 VR 內容,除了受限於硬體效能,加上不同款式手機間的規格歧異度大,各種客觀條件使得手機難以提供 PC 或遊戲主機般的沉浸效果,互動方面也缺乏額外的控制器輔助,因此目前的手機 VR 體驗依然以頭部的體感互動為主,再搭配一些簡單的觸控操作。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR
▲三星 Gear VR 是手機結合虛擬實境應用的主要例子。

【AR:Augmented Reality 擴增實境】

AR 是 Augmented Reality 的縮寫,中文稱為擴增實境。AR 與 VR 的名字雖然很像,但其呈現方式卻有很大的差異。如果說 VR 的目標是讓使用者完全脫離現實,進入虛擬的空間,AR 就是將現實的空間加入一些虛擬的物件,而使用者基本上還是存在於真實的世界。

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▲Sony Xperia 手機的「AR 效果」拍攝模式,就是擴增實境的實際運用。

AR 擴增實境的應用

AR 的應用其實很廣泛,尤其是與智慧型手機的結合案例不勝枚舉,像是一些手遊(如 One Piece ARCarddass Formation)、玩具(如 Kazooloo Vortex),或是拍照 App(如 Sony Xperia 手機的「AR 效果」拍攝模式),都運用了 AR 的技術。AR 在遊戲以外的應用常見於地圖軟體,將虛擬的行車指示,與手機相機取得的畫面疊合,提供更直觀的導航體驗。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR
▲地圖或導航軟體也很常用到 AR 技術,將地點的標示與真實畫面做結合。圖為 Nokia Live View。


▲一些手遊也會運用 AR 擴增實境來進行。

【MR:Mixed Reality 混合實境】

MR 的全名為 Mixed Reality 混合實境,是介於 AR 與 VR 之間的一種綜合狀態。AR 擴增實境在本質上還是現實,只是加入了一些虛擬的元素;VR 虛擬實境的目標則是全面的虛擬。MR 綜合實境的則是將虛擬的場景與現實進行更高程度的結合。具體的實例像是 Microsoft HoloLens,使用者可以透過半透明的顯示器看到真實的世界,但畫面中也會有許多人造的 3D 影像,創造一種似真似假、有真有假、亦真亦假使用體驗。

以科技跨越真實與虛擬:淺談VR、AR、MR
▲Microsoft HoloLens 是一款混合實境裝置。


▲Microsoft HoloLens 的官方 demo 影片。

【總結 VR、AR 以及 MR】

總結來說,VR 虛擬實境將在 2016 年全面開跑,無論 HTC Vive、Oculus Rift、PlayStation VR 都預計在 2016 上半年發售,到時候除了各平台的功能與使用者體驗,能否在第一波推出好的內容陣容,同時取得足夠的通路資源、適當銷售方式的與可令人接受的終端售價,將是 VR 能否成功打響第一砲的重要因素。至於 AR 與 MR 短期內發展可能不會像 VR 那麼快速,但等到技術進一步突破,或是有新的需求出現時,AR 與 MR 才能可會迎來下一波高速成長。

更新時間:2016/07/28-17:09

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站內留言
  • Medium 111111

    sogidazhi

    未來趨勢啊,比較期待以後遊戲的發展!

    6/24/2016 at 11:22 AM

  • Default 20180110114950uid6747

    史瀚陽

    能否借分享在 台灣教育傳播暨科技學會 的粉絲專業呢?

    5/25/2016 at 1:27 AM

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