虛擬實境 (Virtual Reality, VR) 可說是今年最熱門的話題,所謂的 VR 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,而在最後的會議上順利為自已化解危機。當年受限於處理器的效能,實際上虛擬實境的特效鏡頭並非使用即時運算技術,而是動用 10 台以上的 Silicon Graphics 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。 虛擬實境的視覺的技術已發展到成熟階段,例如 Autodesk 公司推出的 3ds Max、Maya 等軟體有將近 30 年的發展歷史,好萊塢的商業電影大量使用這些軟體製作特效鏡頭,觀眾們已經幾乎無法分辨實際拍攝的鏡頭與使用3D軟體製作的畫面。而虛擬實境的開發從早期的 VRML、QTVR 到近期推出的 HTML5 VR 技術,以及 Unreal、Unity 遊戲引擎對虛擬實境應用的支援,工具軟體的選擇已經有一定的成熟度。
虛擬實境的發展歷史 1939年Sawyer's推出View-Master立體眼鏡,原本只是一種用於學習的工具,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 使用一種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 1956年Heilig Morton L申請Stereoscopic-television apparatus for individual use頭戴式顯示器專利(專利號碼 US2955156 A)。 (資料來源:http://www.google.com.tw/patents/US2955156) 1968 伊凡.蘇澤蘭 ( Ivan Edward Sutherland ) 博士開發頭戴式顯示器的原型,最早用於軍事模擬訓練設備,例如戰門機駕駛員的頭盔。
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