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混合實境技術 消除虛實界線

2018-07-22 01:30經濟日報 ■羅濟威(STPI科技政策研究組)

MR(混合實境)技術結合現實世界與虛擬世界,並創造出一個新的可視化三維空間,透過物理實體與數位物件的即時互動,以提升數位物件的擬真感,相較於AR與VR技術,MR技術更注重虛擬、真實世界與使用者的真實互動,其相關的技術發展趨勢包含(1)感知技術、(2)高精準肢體辨識技術、(3)低延遲互動與傳輸技術、(4)顯示技術。

MR技術將帶給使用者更真實的使用體驗,伴隨著在視覺上自傳統螢幕投影到視網膜影技術的使用、觸覺上的體感反饋及模擬技術的成熟,加上嗅覺與味覺上的加乘作用,將使虛擬與現實間的分野更接近。隨著價格逐漸降低,該項技術將快速擴散,並改變現有的世界。

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感知技術

MR技術需要將虛擬物件與真實環境融合,因此虛擬物件的定位與呈現為顯像顯視技術發展重點。以微軟推出的HoloLens為例,該產品首先通過四個環境辨識鏡頭與一個深度攝影鏡頭取得周遭資訊並即時分析,再透過立體視覺/Stereo Vision技術獲取景物的深度圖,為進一步得到當時環境之三維資訊,再透過同步定位與地圖構建(SLAM)技術來得到完整的三維環境資訊,SLAM技術功能主要進行空間中的定位,以及創建環境的地圖,也被用於機器人、無人機、無人駕駛的定位導航中。

高精準肢體辨識技術

此技術主要於眼部追蹤及手勢。眼部追蹤技術主要就眼球和眼球周邊的特徵變化、虹膜角度、主動投射紅外線等光束到虹膜來提取特徵等方法來進行眼球追蹤,透過精細眼球追蹤系統,將針對性的渲染畫面,使畫面渲染重點在使用者關注畫面,未被使用者關注的畫面則較為模糊,不需要處理細節部分,除較為接近人類自然視覺,提升使用者的沉浸感,通過這種方式,可讓硬體處理資訊量減少,進而減少硬體的計算負擔。

在肢體辨識上,大動作辨識的應用,包括任天堂wii及微軟kinect皆有成熟的表現,但在像手勢或頭部這種細部的肢體辨識上尚未成熟。因此目前AR/VR技術在應用上,大多使用觸控或控制手把,距離直覺操作尚有一段距離,因此手勢的辨識將有助於取代控制器,帶來更舒適的使用體驗。

虛擬體感反饋及模擬技術

這類技術包含觸覺、味覺以及嗅覺等,目前以觸覺力回饋技術較成熟,主要以透過線圈馬達、壓電開關等致動器所產生的震動來產生力回饋為主,目前相關的技術產品主要透過手套形式做為產品的應用,如Manus VR、PowerClaw等;此外尚有利用指尖氣囊模擬真實觸感的Hands Omn,以及利用電流刺激肌肉達到模擬觸覺的Unlimited Hand產品。

若想進一步感受手觸碰虛擬物體的觸感或是反饋力時,則須透過體感模擬技術的使用,這類技術主要是透過外骨骼式的機械裝置來達成,包含Dexmo Exoskeleton、VRgluv,此裝置還有力回饋設計,使用者觸碰虛擬物件時,該裝置會重塑該物體形狀,並正確感受到並與虛擬物體互動。

顯示技術

目前主要分兩種方式,一種是微軟HoloLens採用使用一個半透玻璃並從側面投影顯示,與google眼鏡的顯示方式類似。

FOV過低將造成使用者使用上沉浸感過低;亮度不足意味產品在使用上受限於較暗的環境,或透過增加鏡片濾光度來使用。目前HoloLens採用價位較高的LCoS(Himax供應)顯示零組件來達到高亮度與高解析度需求,與其競爭的技術有Micro OLED及Micro LED,此兩種技術在功耗上、反應速度、適應溫度及光學複雜性上都較具優勢,隨著良率提升與成本減少,逐漸受到矚目。

此外,Magic Leap公司提出視網膜投影技術,可透過光纖向視網膜投射數位光場,讓使用者聚焦在不同距離,而形成更為真實的3D物件,可解決視角不足與亮度問題,但目前尚無產品推出。(作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員)

VR MR 微軟
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