混合實境技術 消除虛實界線
羅濟威、STPI科技政策研究組 發表於 2018年7月23日
圖、微顯示器技術比較
(1)感知技術：由於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的重點，首先在定位上，如何快速且正確的取得三維景深的資訊，是為此技術重要的一環。以微軟所推出的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進行即時分析，而後透過立體視覺/Stereo Vision技術來獲取景物的深度圖（depth map），但光是如此也僅能得到某一時刻場景的資訊，為了能夠進一步得到當時環境之三維資訊，則再透過同步定位與地圖構建（Simultaneous Localization And Mapping, 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。
(2)顯示技術：目前顯示技術上主要分為兩種方式，一種是微軟HoloLens所採用使用一個半透玻璃並從側面投影顯示，此種方式與google眼鏡的顯示方式類似，但有著由視角(FOV)以及亮度不足的問題。而FOV過低將會造成使用者在使用上沉浸感過低，而亮度不足的問題，將意味著產品在使用上將受限於較暗的環境或是透過增加鏡片濾光度來使用，目前微軟HoloLens採用了價位較高的LCoS(Himax供應)顯示零組件來達到高亮度與高解析度的需求，目前與其競爭的技術還包含Micro OLED以及Micro LED兩種技術，相較於LCoS技術，此兩種技術不管在功耗上、反應速度、適應溫度以及光學複雜性上都較具優勢，隨著目前良率的提升與成本的減少，逐漸受到廠商的矚目。此外值得一提的是Magic Leap公司所提出的視網膜投影技術，該技術可透過光纖向視網膜投射數位光場(light field)，理論上讓使用者聚焦在不同距離，而形成更為真實的3D(ture-3D)物件，如此可解決視角不足與亮度問題，但由於目前該公司尚無產品推出，而實際的應用也僅於影片的展演，實際成果則尚待驗證。
(3)高精準肢體辨識
在這指的高精準肢體辨識技術主要於眼部的追蹤以及手勢。首先在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並且不需要處理細節部分，除了較為接近人類自然視覺，提升使用者的沉浸感外，通過這種方式將可以讓硬體處理資訊量減少進而減少硬體的計算負擔。此外，在肢體辨識上，大動作的辨識的應用包括任天堂的wii以及微軟的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，則尚未成熟。因此目前AR/VR技術在應用上，大多使用觸控或是控制手把，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目前所使用的控制器，帶來更舒適的使用體驗。
(4)虛擬體感反饋以及模擬技術
不管對VR或MR技術而言，體感反饋及模擬技術的開發將實現使用者與虛擬物件互動時感受到相關的觸覺，如此可以大幅強化相互間的交互體驗，以強化使用者的浸潤感，而這類的技術包含了觸覺、味覺以及嗅覺等，但目前以觸覺力回饋技術相對較為成熟，已被廣泛的使用。該技術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的形式作為產品的應用，如Manus VR、PowerClaw等產品，而部分產品則再加入了溫度的變化來模擬更多的反饋，例如Gloveone，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。另外值得一提的是，上述的技術只能提供觸覺的反饋，若我們想進一步感受手去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，這類的技術目前主要是透過外骨骼式的機械裝置來達成，包含了Dexmo Exoskeleton、VRgluv，此裝置將除了具備手部追蹤系統外，同時還有力回饋設計，當使者在觸碰虛擬物件時，該裝置會重塑該物體形狀，並正確地感受到並與虛擬物體互動。
隨著相關技術的不斷進步與開發，融合了AR與VR技術特點的MR技術將帶給使用者更為真實的使用體驗，伴隨著在視覺上自傳統螢幕的投影到視網膜影技術的使用、觸覺上的體感反饋以及模擬技術的成熟，在加上嗅覺與味覺上的加乘作用，將使得虛擬與現實間的分野更為接近。隨著價格逐漸的降低，該項技術將快速擴散，並改變我們現有的世界。
（作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員）
（本文刊登於經濟日報2018/07/23）
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