Unity VR 開發教學

Author: Kelvin Huang

虛擬實境 ( VR / Virtual Reality ) 是一種即時運算產生的 3D 虛擬空間的互動技術，現階段技術可提供視覺、聽覺、觸覺、嗅覺上的模擬與各種互動，為玩家帶來身歷其境的感受，可運用在娛樂、產品行銷、教育訓練等多個領域。

虛擬實境 (Virtual Reality) 與元宇宙 (Metaverse) 可說是近期相當熱門的話題，虛擬實境是透過 3D 繪圖技術或使用拍攝、掃描的方式創造虛擬的世界，讓使用者進入虛擬世界並達到認為是真實空間的程度。視覺、聽覺、觸覺、味覺，與嗅覺程是人類的五感，而視覺是所有感覺中最重要的，其次則是聽覺，為了讓使用者在感觀上有身歷其境的感受，需要模擬產生與真實世界相仿的 3D 影像與聲音，或是更進一步搭配反饋設備提供觸覺與嗅覺的體驗。

1994 年由 Michael Douglas 與 Demi Moore 主演的一部電影《桃色機密》，改編自 Michael Crichton 撰寫的小說，劇情探討公司內部的權力爭奪與人性，而在《桃色機密》最精彩的部份是許多網路科技的應用，包括電子郵件、視訊會議、VR 虛擬實境。男主角使用虛擬實境頭戴顯示器 (HMD) 與穿戴式資料手套 (Data glove) ，透過網路遠端存取 DigiCom 公司的資料庫，從機密資料中發現自已被陷害的線索，在重要會議上順利化解危機。當年受限於處理器的效能 VR 特效鏡頭並非即時運算技術，而是動用 10 台 SGI 繪圖工作站完成，現在的處理器效能大幅提升，許多遊戲的畫面品質早已超越當年的水準。

虛擬實境的設備在早期屬於昴貴的產品，例如 VPL Research 公司推出的 EyePhone 售價高達9,400美元，而 Canon Technology 公司開發的 MR (Mixed Reality) System 混合式虛擬實境系統，價格更高達 125,000 美元。

無論使用 3D 軟體製作的畫面多麼接近真實，觀眾仍然可以一眼看出這是平面影像，因為電視螢幕大多是平面的，而大部份的螢幕在同一時間只能顯示一個影像，但實際上人類的左眼和右眼所看到的是不同的景物，雙眼看到的視差影像經過大腦的計算會產生立體空間感。為了讓觀眾的雙眼看到不同的影像而產生立體感，需要讓左眼與右眼分別看到各自該看到的畫面，3D電視使用的技術是改良現有的螢幕設計，並搭配眼鏡以顯示立體影像，例如紅藍眼鏡、偏光眼鏡、液晶快門式眼鏡。

紅藍眼鏡的結構很簡單，觀眾從紅色鏡片看到的畫面是紅色的，因為透過紅色鏡片的藍色被過濾掉，從藍色鏡片看到的藍色畫面也是因為紅色被過濾掉。觀眾看到的畫面雖然有些許的立體效果，但是影像的色偏是無可避免的問題，現在紅藍眼鏡已經幾乎淘汰了。

偏光眼鏡則是運用光波的偏振性，在光波的傳遞方向透過一種「光柵」過濾，將光波的振動方向限制在單一方向，雖然光的強度會變暗，但是影像原本的顏色將被保留，並不會產生紅藍眼鏡的色偏問題。接著再透過第二個「光柵」過濾另一方向的光波，螢幕顯示的影像透過偏光鏡分離後，即可讓左眼右眼看到的不同影像。

主動式液晶快門眼鏡 (Liquid Crystal Shutter Glasses) 的原理則是螢幕顯示左眼看的畫面時，眼鏡上的液晶快門遮蔽右眼，而顯示右眼看的畫面時貼遮蔽左眼，每秒的切換速度可高達120Hz，即可讓左眼右眼看到的不同影像，目前市面上的部份3D電視與NVIDIA 3D Vision皆使用主動式快門眼鏡技術。

除了上述的技術以外，實現3D影像的另一個開發方向是 Head-Mounted Display (HMD) 頭戴式顯示器，實際上在90年代就有CAE Electronics、Forte Technologies、 General Reality、Kaiser-Electro Optics、Liquid Image、n-Vision、RPI Entertainment、Virtual I-O、Virtuality、Virtual Research 等多家公司開發HMD產品，然而因為價格昴貴不夠親民，主要的買家多為專業領域的使用者。2014 年 6 月 Facebook 公司以 20 億美金併購 Oculus VR 公司，讓虛擬實境頭戴式顯示再度成為大家觀注的焦點，而幾乎是同一個時間 Google 公司推出的 Google Cardboard 眼鏡讓每個人都能輕鬆體驗虛擬實境。

由於智慧型手機幾乎已經到人手一機的普及程度，再加上Google推出的Google Cardboard眼鏡與免費提供的 Google Cardboard SDK 軟體開發套件，虛擬實境App的開發者可專注於製作內容，不需要面對軟硬體設備的問題。還有預計在2016年上市的Oculus Rift、SONY Project Morpheus、HTC Vive VR、Microsoft HoloLens產品，現在的虛擬實境已經不再是難以親近的產品，即使一般消費大眾也可以體驗到虛擬實境的技術。

虛擬實境的發展

1939 年 Sawyer's 推出 View-Master 立體眼鏡，原本只是用於學習的工具，例如軍事與醫院學校的訓練等，後來發行了許多風景與卡通的立體相片。View-Master 使用特殊格式的圓形正片，放入眼鏡後左右眼可分別看到不同的畫面而產生立體感，使用右邊的拉桿切換觀看下一張相片。由於 View-Master 沒有發光元件與感應器，必須在光線足夠的環境使用。

http://en.wikipedia.org/wiki/View-Master

（資料來源：http://www.google.com.tw/patents/US2955156）

伊凡．蘇澤蘭 (Ivan Edward Sutherland) 博士於 1968 年開發的 HMD原型，最早用於軍事模擬訓練設備。

Unity VR 遊戲開發連結

Oculus Quest 開發教學 [ 連結 ]

HurricaneVR 教學 [ 連結 ]

微軟 MRTK 教學 [ 連結 ]

SideQuest 側載教學 [ 連結 ]

以下 Unity VR 教學整理中

VR 室設展示製作步驟 [ 連結 ]

VR 遊戲企劃週邊設備 [ 連結 ]

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