探討虛擬實境 VR 技術的演進、挑戰與未來發展機會

(GNN 記者 Jessica 報導) 2016-07-02 22:12:22
  2016 年被稱為虛擬實境 VR 元年,多款 VR 裝置也陸續上市。而在今日的台北國際開發者論壇中也特別開設了「VR 技術的挑戰與未來」議題,由台灣虛擬現實科技有限公司首席科學家及墨匠科技股份有限公司執行長王銓彰介紹 VR 的發展,以及開發時所面臨的挑戰。
 
  王銓彰投身於擴增實境(AR)與虛擬實境(VR)領域超過 10 年,在今日的「VR 技術的挑戰與未來」議題中,他將帶領大家了解 VR 技術的演進,探討目前 VR 技術所面臨的挑戰與問題,並分析 VR 未來技術發展的機會。
 
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    台灣虛擬現實科技有限公司首席科學家及墨匠科技股份有限公司執行長王銓彰

VR 的演進

 
  「其實 VR 從很久之前就開始有了」,他補充,但想法再厲害,如果做不到仍然無法成為一個產業,即使到了現在,VR 還是有很多挑戰存在。
 
  他說:「VR 的概念是指利用 3D 技術重建虛擬互動環境,並且是具沉浸式的環境,這樣才是虛擬實境。自 1960 年就有人提出了概念,主張 VR 要是利用視角差建立一個浮空影像,且聲音要立體、椅子會動,並有電風扇和香味的設計。接著陸續有人研究如何做出更便利的裝置,在 1980 至 1990 年代,NASA 也有了實驗性的頭盔、耳機、手套等,之後陸續發展出 VR Cave,透過半透明螢幕在四周呈現影像等。」
 
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  之後,VR 相關技術停止了,直到近年才再次起步,而是甚麼樣的原因讓世界變了?王銓彰提出,在停止的這幾年間,陸續有了可以透過程式直接將影像呈現出來的 GPU、可以算出擬真的材質的 Shader、小又具高解析度螢幕的智慧型手機、讓業界和學生都可以使用一樣工具的高階引擎、小型電池、跨領域技術整合等種種因素,讓 VR 技術能再次發展。
 
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VR 的挑戰

 
  在開發 VR 軟體首先需要解決的問題就是「暈眩」。他說:「眼睛是非常敏感的部位;當頭往右轉的時候,腦部會接收訊號『頭往右轉』,告訴眼睛兩邊的肌肉要調整眼睛往反方向做合理的調整,讓你的眼睛看到的影像是穩定的,這是『前庭眼反射』,如果沒有這樣的反應,人就會容易跌倒。一旦眼睛跟大腦的節奏沒有跟上,身體就會產生反應,像是透過噁心、嘔吐的方式提醒你,你的身體處正處在一個不正常的環境。」
 
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  至於如何解決這些,就跟遊戲的設定有關係,而在這之前也要瞭解暈眩有兩種狀況:第一,當人處在一個穩定環境,但是畫面快速跑來跑去,就會有可能很不舒服,如射擊遊戲;如果畫面與眼睛有距離,人可以很容易適應,但當畫面就在眼睛前時,就會需要很長的適應力時間;第二,眼睛看到的影像沒在動,可是身體卻感到晃動,這種就類似暈車、暈船的狀況。
 
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  他說:「餘暈殘影會影響人的感受,OLED 螢幕可以減少這樣的情況,但是每個單位能放進的 pixel 數較低,顏色也較不自然;而 LCE 螢幕的顏色雖然較自然,但卻要特別去解決餘暈殘影的問題。而我們公司開發的 VR 裝置就是選用 LCE,以呈現較自然的顏色,並透過 Backlight Blinking 的技術,藉由模擬 OLED 的主動發光效果解決餘暈殘影的問題。」
 
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  第二個 VR 面臨的問題是「延遲」,程式需要透過運算將畫面呈現給使用者,要如何在最短時間內呈現就是需要去考量的;而王銓彰團隊的解決方式是「預測演算」。
 
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  而要讓影像在很近的螢幕上呈現給使用者,就需要藉由光學系統,但同時也要留意折射率,以整形變形的方式輔助讓畫面從銅形正常呈現。
 
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VR 的未來

 
  他想像,未來在裝置裡頭會有眼睛追蹤,可以追蹤眼睛的視線目標。他提到,人的眼睛很特別,以中心視線左右的範圍,不同的角度能清楚辨識的東西也不同,例如說中心視線 5 至 10 度的範圍內可以容易辨識字體;這眼睛這樣的構造來說,在視線中心的影像都會比較清晰,旁邊會模糊。若有了眼睛追蹤技術,就可以達成多解析度算圖,而不像現在只能統一解析度,根據國外的研究數字,這樣可以增加 80% 的效能。
 
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  另外他也提到,光場影像,透過這個技術可以抓到光的顏色、光照射進來的角度、位置等;雖然目前還有很多挑戰,但 VR 還可以持續發展。
 
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