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如何運用 VR、AR、AV 與動作擷取技術,讓想像擴增於實境與虛境的交界?

活躍星系核_96
・2018/02/13 ・4530字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 587 ・九年級

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  • 作者/ 曾靖越
    臺北市立大學視覺藝術學系助理教授,熱愛閱讀、電影、跑步與科技藝術。每天不喝咖啡就無法將大腦開機,期許自己的文字能對社會產生些許功能性。

拜影像辨識技術的進步與硬體價格的下降,動作擷取技術不但成熟而且容易取得;像是由日本影片製作人淺井宣通(Nobumichi Asai)團隊,所開發的臉部投影特效影片「OMOTE」,以及 58 屆葛萊美獎(Grammy Awards)頒獎典禮中,女神卡卡在表演開頭的即時妝容特效,都是透過高速攝影機等設備,辨識臉部與追蹤動態,並將視覺效果即時投影到表演者頭部,進行容貌的改變[1]這樣的作品運用了動作捕捉技術、配合光雕投影(Projection Mapping)呈現形式,讓科技展演有了新的可能性。


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光學動作擷取技術:將現實世界納入虛擬世界

前面提到的這種動作擷取技術技術,在本質上就是「光學動作擷取技術」;所謂光學動作擷取技術,是先將要偵測的人或物體,配戴一種特殊的光球(稱為Marker 或 Optical),接著運用多臺高解析度攝影機,來記錄偵測對象運作的軌跡;這些高解析度攝影機的周邊會設置紅外線發射器,並投射出肉眼不可見、高頻的紅外線閃光。

前面提到的光球,由於會反射紅外線的光點,再透過多台高解析度攝影機接收後,經過對比的運算後,取得光球在實體空間當中的三維 X、Y、Z位移動作,便可進一步得到被偵測物的動態;而由於光點是被動反射光線,所以稱為又稱「被動式」光學動作擷取系統[2]。動作擷取技術在實務的使用上已有很長一段時間,舉凡電影、遊戲、表演藝術幾乎都能看見它的應用,就其根本而言,將實體世界的動態轉譯為虛擬世界的形態變化,是一種跨越了虛實的科技。下面影片是《魔戒三部曲》中扮演咕嚕的知名英國導演、演員 Andy Serkis,談談動作擷取在電影中的應用。

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擴增實境:「神奇寶貝」出現在現實當中

就跨越虛實的科技而言,這裡我們來談談時下熱門的「擴增實境」(Augmented Reality,AR)技術,所謂擴增實境,是一種將數位訊息或是電腦產生的資訊,即時覆蓋在真實空間當中的一種技術,一般而言,擴增實境可以擴增人的「五感」,但現今大多數的擴增實境技術僅用來強化視覺感受[3]。這裡提到的所謂「即時覆蓋資訊」的手法,可以是直接讓觀眾直接用身體感官感受的,也可以是間接透過裝置進行體驗的[4]。舉凡近兩年席捲全球的熱門遊戲 Pokémon GO(即便過去AR功能總是被玩家關掉),以及最新的 iOS 11 ARKit 技術應用,就是家喻戶曉擴增實境的典型運用。

https://www.youtube.com/watch?v=dMEWp45WAUg

若以 1994 年 Milgram 等人,所提出的現實-虛擬連續系統(Reality-Virtuality Continuum)[5]下圖),則可以更清楚地知道,擴增實境(AR)是較為傾向以「真實環境」做為呈現基底。這與時下熱門的「虛擬實境」(Virtual Reality, VR)不同,擴增實境技術主要試圖將虛擬物件嵌入現實當中,因此「真實空間」在擴增實境當中被視為一項非常重要的元素[6]。總體而言,擴增實境可視為介於全真實環境與全虛擬環境的一種「混合物」或是「中間地帶」[7]。這是當代社會一個非常奇特的現象,透過數位科技,我們把想像與真實介接在一起,並且穿梭往來兩地進行工作、娛樂與生活。

現實-虛擬的連續系統,Milgram, P., et al. (1995). Augmented reality: a class of displays on the reality-virtuality continuum.  圖/作者轉載自 Augmented or Virtual: How Do You Like Your Reality?(By MJ Anderson)

透過「擴增」貼近舞蹈的核心

還記得多年以前,在松菸有一個很特別的展覽:「與佛塞同步─威廉‧佛塞新媒體藝術系列展覽」,這個展覽,運用資訊視覺化的方式,讓我們得以用更貼近編舞家的想法,去看透、欣賞一件舞作。一般近年來我們看到的表演藝術,若要使用互動科技於其中,大多是運用各種電子感測器,即時偵測表演者的位置與動作,並讓電腦或機械設備(如空拍機、機械手臂),反饋出對應的視覺影像或是物件動態,與表演者一同在舞台上呈現。但「與佛塞同步」這個展覽,卻不是即時的,是一種「好好紀錄當下的軌跡,儲存、分析後,再用不同手法進行再現」的表演藝術。

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Synchronous Objects Project, The Ohio State University and The Forsythe Company 圖/作者轉載自 2011 第十三屆台北藝術節官網

與佛塞同步」整個展覽的內容,基本上都是來自於名為「Synchronous Objects」的計畫,該計畫由舞蹈家威廉 ‧ 佛塞(William Forsythe),與美國俄亥州立大學共同合作,目的在於以佛塞 2000 年舞作《重製一道平面》(One Flat Thing, reproduced)為基礎,藉由科技進行不同型態的紀錄與分析,讓舞蹈以不同的方式再現。進入「Synchronous Objects」官網,可以在副標題發現計畫的核心概念:「透過將舞蹈轉化為資料,再轉為物件,讓編舞結構進行視覺再現」(visualizing choreographic structure from dance to data to objects)官網當中收錄很多整體製作的細節、參與學生的構想等等文字、靜態、動態影像之資料,簡直就是一座寶庫,充分地呼應了展覽的主訴求,也讓觀眾用不同的角度去瞭解所謂舞蹈、編舞,其底層所呈現的訊息。

若不以即時互動的角度進行檢視,大致上「Synchronous Objects」計畫某種程度上也運用了科技,去擴增了原始舞蹈的實境;而透過這種「擴增」,作品則提供了一種新的、較為客觀方式來看待「編舞」,讓觀眾可以直接感受到編舞家的感受,而不只是透過專家、或舞評家的看法[8]

「混合實境」科技表演,捕捉現場混合虛擬

談到科技表演,最近有一個很有趣的作品:《CyberCube》,這是以黑川互動媒體藝術(新媒體藝術家胡縉祥)為主導,整合多個藝術創作團隊所進行的新媒體展演。《CyberCube》讓表演者進行立方體表演,並透過即時追蹤的技術(運用本文最前面的動作擷取技術),配合 LED光條、電腦燈、以及網路直播(呈現即時特效),形塑了一個「混合實境」(Mixed Reality)跨界創新創作展現。《CyberCube》靈感來自於科幻小說作家威廉 ‧ 吉布森(William Gibson)的作品《神經漫遊者》(Neuromancer),故事描述由於科技的快速發展,人類穿梭在真實與虛擬兩個的世界中的痛苦與掙扎[9]

《CyberCube》中的 LED 立方體象徵網路世界,表演者操控著立方體直到無法自拔,暗喻人在虛實空間中,存在、逃離、融合、穿梭等不同的面向。表演空間當中,設置了數台高速攝影機,這些攝影機,所偵測到的表演者動態,將即時運算後,影響立方體的 LED 光條變化,與現場的電腦燈投射效果;此外,攝影機所捕捉的實景與 3D 物件結合後,透過網路直播的方式,讓線上觀眾實際看到虛擬與現實交融的視覺效果,靈活地將整個表演場域,轉化為被重新定義的有機生命體,更是此表演的一大亮點[10]

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《CyberCube》新媒體展演 圖/作者轉載自 PeppeCorns 黑川互動媒體藝術臉書

低成本強化情境:快來動手做吧!

本文最末,再來談一下另一個感覺上不太一樣,但我個人認為本質雷同的趣味應用:Nintendo Labo,這是任天堂公司於 2018/1/18 日,發表了一個針對 Nintendo Switch 主機所開發的新玩法。透過任天堂所釋出的影片可以知道,這些新的遊戲包含紙板、繩子、橡皮筋等動手做的材料,讓玩家自行組合諸如:釣竿、遙控器、鋼琴、設備背包、踏板等物件。

https://youtu.be/X-RLOcV9L68

遊戲無非就是要讓玩家沈浸到一種情境的體驗當中,任天堂採取的這個策略,是材質上相對較為便宜的手段(連橡皮筋都跟官方買應該也很貴),去強化一種體驗的情境,讓玩家無論從動手做,一直到上手玩,都可以徹底擴大、加深感官的體驗,讓遊玩的時候,更能投入的遊戲所建構的虛擬情境當中。

若回到本文前面所提到的,現實─虛擬連續系統(Reality-Virtuality Continuum),Nintendo Labo 應可以被視為「擴增虛境」(Augmented Virtuality,簡稱 AV),這是將真實世界的訊息,加入到虛擬環境裡;Nintendo Labo透過橡皮筋、紙板等物件,讓玩家能夠保持遊戲應有的動作與姿勢,進而將現實中才有的重力、肢體運作軌跡,加入到遊戲中,用來調整、控制遊戲的運作[11]

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Nintendo Labo Robot Kit 圖/作者轉載自任天堂官網

有一篇很不錯的文章〈擴增不到的實境,是沒有陰陽眼的焦慮:關於Pokémon Go的一點人類學觀察與解讀(二)〉[12]曾提過,關於「虛擬實境」(VR)與「擴增實境」(AR)的區別可以歸納成以下的公式:

VR虛擬實境 vs. AR擴增實境 = 觀落陰 vs. 陰陽眼

沒有錯!這種比喻真是恰到好處,當數位裝置已成了現代人的新感官之後,虛擬世界所發生的事情,只要你透過螢幕這道跨越虛實的窗,就能看見。

人在虛境與實境之間穿梭往來的生活型態,其實很早就有這樣的概念,但直至現今,數位科技運算的強大能力,才讓許多不可思議的應用不斷發生。數位化強化了影像的製作與傳播能力,並降低製作門檻與成本,再透過行動裝置的普及,大小螢幕所呈現的影像,更是充斥在生活各種細節當中,不斷地引導觀眾沉浸到內容開發者其所安排的幻覺當中,讓人人都可以在虛擬與真實的世界來去自如。

注解:

本文轉自 nmlab《想像擴增於實境與虛境的交界

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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你會想試試「VR 睡眠」嗎?直到睡著前都在虛擬實境之中——《元宇宙超圖解》
azothbooks_96
・2023/09/26 ・857字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「VR 睡眠」能讓你我感受到實體世界絕對無法實現的入眠體驗。

在元宇宙的世界裡,現在還興起了一種「VR 睡眠」的文化。

它並不是指玩家在遊戲過程中不小心打盹的「睡著」,而是置身在虛擬實境中,直接戴著VR眼鏡睡著。

這種直到睡著前都能置身同好社群,和同伴共度的體驗,很受好評,讓人直呼「簡直就像校外教學的晚上一樣」,引人入勝。

這種直到睡著前都能置身同好社群,和同伴共度的體驗。圖/azothbooks

還有,在現實世界裡,我們會和別人同床共枕;而在元宇宙裡還有更不一樣的體驗,就是可以在 VR 才能去得了的地方,例如南極的冰上、崖邊、太空、動物的背上等,一直待到睡著為止。

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這正是「方便好用」的虛擬實境才做得到的獨門絕活。

今後,為了讓這些體驗更普及,VR 眼鏡等裝置可望朝更輕巧、更安靜的方向進化。

另外,「VR 睡眠直播」活動也蔚為話題。據了解,這個活動是由當紅的虛擬替身,在虛擬實境上直播睡眠時的模樣。

它的目的,是為了向那些對 VR 還不太熟悉的使用者,介紹 VR 睡眠的概念。

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這場長達八小時以上的直播,共有逾百位使用者一路守著直播到天亮,收視總人數更達三千人之多。

簡直就像校外教學的晚上?

「VR 睡眠直播」可以去平常去不了的地方,例如南極的冰上、崖邊、太空、動物的背上等,一直待到睡著為止。圖/azothbooks

——本文摘自《元宇宙超圖解:從刀劍神域到寶可夢,一小時讀懂78個概念,掌握本世紀最大商機》,2023 年 9 月,漫遊者文化出版,未經同意請勿轉載。

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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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元宇宙的始祖:《刀劍神域》帶我們開始一連串的想像——《元宇宙超圖解》
azothbooks_96
・2023/09/25 ・741字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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《刀劍神域》就是元宇宙的世界

這部動畫作品中,具體的描述了對元宇宙世界的想像。

二○一二年開播的電視動畫《刀劍神域》,是一部以「五感都沉浸在虛擬實境裡的遊戲」為背景,所描寫的作品。

作品裡的玩家並不是透過電腦或智慧型手機的螢幕來玩遊戲,而是要戴上一個覆蓋住整個頭部的頭戴式顯示器,躺在床上,把自己的五種感官系統完全交給遊戲,沉浸到虛擬實境裡。

而在遊戲當中,玩家可選擇自己喜歡的外型,自由移動。

你我在現實世界平常就會做的那些動作,包括走路、跑步和坐下等,都會直接在元宇宙裡重現。

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正當動畫主角等人完全進入虛擬實境的沉浸感之際,遊戲主宰者竟宣布,直到有人破關之前,所有人都無法離開這個虛擬實境。

作品內容就是描述虛擬實境中接連有新遊戲啟動,主角持續戰鬥,最後花了兩年才破關的故事。

儘管動畫的主角是因為發生意外,才被「關」在虛擬實境裡,但劇情中也描述到有些玩家本來就完全沉浸在這個元宇宙裡生活,可見這部動畫作品已經預見「有人選擇活在虛擬實境」的那一天,終將到來。

「完全潛行」到虛擬實境裡

這部動畫作品已經預見「有人選擇活在虛擬實境」的那一天,終將到來。圖/azothbooks

——本文摘自《元宇宙超圖解:從刀劍神域到寶可夢,一小時讀懂78個概念,掌握本世紀最大商機》,2023 年 9 月,漫遊者文化出版,未經同意請勿轉載。

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