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人機互動介面多元化 催動終端商機

提要

虛擬與現實世界加速融合,將帶來創新商模,推進科技發展

本文共2278字

經濟日報 經濟部技術處

元宇宙是全新之跨產業鏈商機,包含資訊、通訊、半導體、光電等科技產業乃至於金融、貿易、法律、藝術等。總的來說,此生態系可依屬性區分為七個層面,分別為:基礎建設(如通訊網路)、人機介面(如智慧眼鏡)、去中心化與區塊鏈、擴增/虛擬實境(AR/VR)、模型工具、社會、消費育樂等。

根據市調公司Statista的數據,2021年全球AR、VR和MR市場規模為307億美元(約8,500億新臺幣元),到2024年將成長近10倍,達到3,000億美元(約新台幣8.3兆元);彭博信息(Bloomberg Intelligence)更預估,2024年元宇宙的整體市場規模將高達8,000億美元(約新台幣22兆元)。面對如此龐大的商機,如何妥善分進合擊、垂直整合、取得商機成為當前重要議題。

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自COVID-19席捲全球以來,人們生活型態面臨重大轉變,疫情限制了人們的行動,更進一步影響消費、生產、交通等民生與工作生產議題,如何在此之下維繫有效率的溝通、採購、工作等行為仰賴全新數位科技革命,虛擬世界的引入為大眾加入了一絲期待。經濟部技術處為助產業緊抓商機,觀察到虛擬與實際世界的融合由遊戲市場快速擴展至各層面,並帶動消費者科技使用的多種全新商機,例如遠端異地協作、數位分身、區塊鏈、AR/VR消費市場、使用者資料分析與廣告等,勢必帶來顛覆式的應用與創新商業模式,加速科技的推進。

消費終端市場而言,友善之人機介面為拓展元宇宙商機基本門檻,過去數十年來,人們由定點工作式的電腦,進入目前移動手持式的智慧手機,幫助我們滿足各種使用情境。在元宇宙世代,人機介面更趨多元化,穿戴裝置成為顯學,其中以靈魂之窗—眼神的互動被視為標的性的裝置項目。「解放雙手」乃智慧眼鏡發展之初心,而打造消費者能廣為配戴的智慧眼鏡其技術門檻相當高。

智慧眼鏡必須具備高度沉浸感、輕薄高續航、舒服的使用操作特性。高度的沉浸感意味著較廣的視野範圍(FOV)與高清晰的影像畫質;輕薄高續航的裝置表示智慧眼鏡必須低功耗且設計輕巧;舒適的操作與暈眩修正可仰賴眼球追蹤達成,綜觀市場目前的解決方案,各有所長卻難以兼備,下世代之光學與顯示技術以千呼萬喚之態勢呼之欲出。

台灣為國際半導體、顯示器重鎮,藉由經濟部技術處科技專案支持,工研院開發低功耗、高亮度Micro LED顯示關鍵模組滿足當前智慧眼鏡需求,並串聯產業聯盟推動引發產業群聚效應,進一步完成國內Micro LED產業商品化最後一哩路推動。

舉例來說,工研院完成開發低功耗、高解析度之全彩Micro LED關鍵顯示模組,取代OLED顯示,滿足現有外掛側投式AR光機高亮度顯示的需求。並因應未來元宇宙在高沉浸感視覺體驗的需求,佈局下一代全新顯示、光學、感測高整合近眼直顯式AR光機技術。

智慧眼鏡的核心裝置為顯示器與光學系統,透過兩者之整合打造光機引擎讓眼睛得以目視虛像,達到虛擬實境之效果;而若智慧眼鏡兼具透視性(see-through)與虛像可視性,則為擴增實境,為了能夠做到輕薄配戴,智慧眼鏡之顯示器相比傳統而言產生重大變革,良好的對比度、高發光效率、高解析度且微型化的發光單元的要求下催生了微型發光二極體(Micro LED),相較於傳統液晶顯示器(LCD)或者有機發光二極體(OLED),Micro LED 能唯一滿足上述特性,使智慧眼鏡更進一步克服亮度瓶頸走出戶外。

目前市面上用於AR眼鏡上的顯示器,皆屬側掛反射式顯示器,其光學效率極差,使得顯示器亮度僅有0.1%-1%能使用,故多以室內應用為主。不過若將OLED顯示器改用Micro LED顯示器,將可克服亮度及耗能問題,根據工研院量測數據,在相同耗能條件下,其亮度差距可達30倍以上,30倍差距將可讓AR穿戴裝置由單純室內使用,延伸應用於戶外生活體驗,再搭配低耗能特性,可大幅提升AR穿戴裝置的應用範圍,同時達到節能減碳效果。

另一方面,為解決目前AR眼鏡上效率極差的光學架構,工研院以高度沉浸感與互動整合性為目標,預計透過新期程之科技專案展開下世代光學系統開發—建構智慧擴增視覺系統平台,以解決傳統光學架構問題。藉由將Micro LED 作為感測器,發展顯示與感測整合之微型系統,能夠同時達成眼球追蹤與廣視角(FOV)顯示,此一系統透過獨特光學設計,能具備大視角高達90度之特性,並改善常見之視覺輻輳調節(VAC)問題,而眼球追蹤能增加裝置互動性與體驗感,輕薄的光機引擎使此系統對比傳統幾何光學架構更具競爭力,將可使台灣在元宇宙高沉浸感視覺體驗的需求上,拿回國際話語權。

近年來,從各大廠商業模式可看出垂直整硬體平台提供軟體互動、廣告等收益為重要營收模式之一,舉例而言:掌握軟體、網路、廣告等IT營運商,必須仰賴人機互動硬體來供終端消費者使用,創造商機,如過往成功之手機案例。

放眼元宇宙,人機互動介面將多元化,終端使用商機更不局限於廣告收益,其擴展至具備數位分身介面之商業型態,區塊鏈與終端使用者之行為分析將更為重要。未來,針對元宇宙在高沉浸感視覺體驗的需求,需進一步整合產官學研的資源,佈局下一代全新顯示、光學、感測高整合直顯式AR光機技術,滿足元宇宙下智慧眼鏡之需求,包含沉浸感、輕巧高續航、眼球/表情追蹤、生理辨識、資安等技術,同時串聯國內上中下游產業鏈,整合晶片、光學、顯示、系統等相關產業,航向元宇宙的世界,台灣不缺席。

(作者是經濟部技術處擴增實境之高亮度暨低功耗微型發光二極體顯示模組開發計畫計畫主持人/研究成員;文/方彥翔、趙嘉信、吳佳芳、羅丞志、郭威宏、何淑樺、沈暉堂、吳俊億、梁凱玲)

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