資訊科技趨勢分析: 虛擬實境應用實例

虛擬實境的技術 (資料來源)

定義：虛擬世界即是由電腦所構建出來的模擬真實世界

要應用虛擬實境技術，首先可以依據不同的視覺產生方式（Visualization）及使用設備的不同，分為以下的類別：

本文介紹的相關案例，主要是以螢幕輸出為主的電腦、電影、電動等領域的應用為主。

VR裝置介紹影片

虛擬實境功能特性的觀點(資料來源1 2)

人可以在其中即時地與虛擬的環境互動：
電腦可以隨時感知、偵測使用者在虛擬環境中的活動，而即時作出適當的反應與回饋

虛擬實境應包含三個主要的構成要素：
互動（interaction）
融入（immersion）
創造力/想像力（imagination）

虛擬實境系統的建構方式
1.物件式（Geometry-based VR或稱Graphic-based VR）
利用3D Model建構軟體（如：AutoCAD、3D Studio、WaveFront、TrueSpace、Pro/E）建構所需的虛擬場景。

特性：需要耗費大量資源，效果較好

2.影像式（Image-based VR）(如：APPLE QuickTime VR系統)
在虛擬實境的遊走方面：採用「全景照片」的技巧，以數位相機為軸心360度拍攝四周環境（約24張）的影像，利用影像處理再將拍攝的影像圍成一環狀圓柱體。在觀看時系統會對眼睛所在的方向計算出相對的畫面。
在特定角度的觀看方面：物體拍攝幾個角度的照片，利用內插法及變形（Morph）的技巧，產生其他角度的畫面。可以很輕易的在一般的電腦系統下達到即時遊走的效果。而且顯像逼真，又不需要花大量的時間來建構已有的實際場景(EX：博物館、美術館、Online game)

特性：只能定點觀看不需高檔配備無法處理不存在之場景較不受網路頻寬之限制無法提供具備景深的立體效果。
案例：台大農業陳列館展場3D環景系統

3.混合式（Hybrid VR）
如同影像式虛擬實境一樣，先對一360度的場景拍攝多張的影像，透過影像處理的技巧將其縫合成「全景照片」，縫合之後，可在場景中加入虛擬物件，亦可透過簡單的程式設計（如Java、JavaScript、VRMLScript等），設定物件的特性及給予行為命令。

特性：減低演算時間，增加處理的速度，同時增進影像式虛擬實境的互動性，亦能搭配網際網路技術。

線上遊戲 RO的遊戲畫面 (3D場景、2D人物貼圖)

相關連結：虛擬實境技術

VR演進及歷史的介紹

虛擬實境技術發展的演進：(資料來源)
1965年，Ivan E. Sutherland教授首先提出「Ultimate Display」，介紹以電腦顯示三度空間圖像的觀念。
1968年，Ivan E Sutherland 建立第一個頭盔顯示器。
1971年，UNC公司首先發展第一個力回饋的手操縱系統。
1980年代末，UNC公司應用虛擬實境技術發展數個應用範例。
1984年，NASA Ames建立第一個立體的HMD（頭盔）。
1985年，NASA Ames建立〝View〞（電腦工作站之虛擬介面環境）。
1985年，VPL公司成立，推出Data Glove 手套。
1989年，Autodesk公司首先推出PC之虛擬實境系統。 1989年，華盛頓大學成立「Human Interface Technology Lab」，專注於虛擬實境介面及應用技術之發展，並為波音公司開發VTOL（Vertical Take Off and Landing）系統，做為飛行模擬之用。
1989年，Fake Space Lab成立，發展"Boom"。Boom為一具有多軸運動功能，機械結構類似機械臂的觀測器裝置，操作者可移動機械臂以改變螢幕影像視角。
1992年，芝加哥大學發展"CAVE"。CAVE為一具有三個投影螢幕的三度空間影像投射系統。
1990年以後，由於顯示技術、高速圖形加速器技術和追蹤系統技術的快速進展，虛擬實境開始受全球性的矚目，包含機器輔助設計、科學視算、分子模擬、建築模擬和出版業、娛樂業、電動遊戲業等，均對虛擬實境產生濃厚的興趣。目前全世界有相當多的研究單位正在研究虛擬實境。

台灣的VR發展歷史：
1994-1995年
資策會從英美先進國家導入相關技術—以幾何的方式建構場景,當時的情況屬於叫好不叫座
1996-1997年
3D動畫盛行,虛擬實境因質感不佳,既不叫好也不叫座,VRML制定出2.0規範
1998-2000年
影像式虛擬實境出現,因便利性與真實性極高，紅極一時，原先的幾何式虛擬實境因真實性與便利性均不佳而黯然失色。
2001-2006年
大環境的改善(電腦運算速度與3D遊戲的流行)使得原本互動性極佳的幾何式虛擬實境因質感提升與建構的便利性提升使其再度復活。原本的影像式虛擬實境與幾何式開始整合。

相關連結：虛擬實境的發展趨勢

Virtual Reality (demo) - Part 1

Virtual Reality (demo) - Part 2

電影特效

VR在電影上的應用，近年來許多的影片特效都融入VR技術在畫面處理中，已經不是新鮮的技術應用。下面的影片 The Visual Effects Society "50 Most Influential Visual Effects Films of All Time"，你看過幾部呢？