現實總是不如想像那麼美好,虛擬畫面投射在現實世界可能還需要更多技術突破——《VR萬物論》

  • 作者/傑容‧藍尼爾(Jaron Lanier);譯者/洪慧芳

我們周遭充斥的可笑錯誤?!

有一件事,我一直拖著不談:為什麼你在科幻電影、概念影片、電視節目中看到的多數 VR 是不可能實現的?原因說起來實在令人感傷。

我們一再看到他們讓虛擬的影像浮在半空中。《星際大戰》裡的莉亞公主(Princess Leia)就是那樣,這幾乎已經成了普遍的作法。

《星際大戰》裡的莉亞公主的求助 VR 影像。圖/IMDb

莉亞公主(Princess Leia)本人放大。圖/GIPHY

我不介意科幻片出現這種場景,但國防承包商及宣傳 VR 產品的公司也在影片中搞這種騙人的演示。還有人在「群眾外包」網站(Crowdsourcing)上用這種方式來欺騙大家投資。

更糟的是,這一切往往是以一種自欺欺人的方式發生!我常遇到軍方或科技業的高層人士深受那些影片中的浮動全像圖所吸引(而且那些影片還是他們自己委託製作的),並投入大量的資金去做那種實際上不存在的技術,至少到了現在都還不存在。

這個問題代價不斐!多年來,由於大家認為虛擬的東西可以隨意投射在現實世界的半空中,而不是投射在特殊的光學表面上,或不需要配戴頭戴裝置或藉由其他的干預來實現,我們因此浪費了大量的資金。我隨便數幾筆,那些金額就高達數十億美元。

圖/GIPHY

那是不可能的!好吧,我也知道科幻大師亞瑟.克拉克(Arthur C. Clarke)的名言:當專家說某件事不可能時,最後幾乎都可以證明他是錯的。也許有一天我們可以操縱一個異常強大的人造重力場,讓它和光子互動,在房間裡把它們精確地折射,而且又不會撕裂旁觀者的肉體。或許不是絕對不可能,但是在現今可選擇的世界裡,是完全無法想像的。

原因在於:物理學家現在已經非常瞭解光子了。描述光子的量子場論在預測每個實驗的光子行為時,幾乎已經達到百分之百的完美預測。

我們確切知道的一點是:光子內部沒有任何記憶暫存器,無法記住未來的軌跡變化指令。它們一旦朝著某個方向行進,只會一直前進,直到遇到折射它們的物體。

這意味你不能把一個光子發送到一個房間裡,並要求它照著預先設定的那樣右轉,轉到你看得見的地方。你必須看著或看穿一個實體的東西,那是光子進入你的視網膜之前所碰到的最後一個東西。

光子進入你的視網膜前所碰到最後一個光學物件,像是鏡面反射的光子波陣面。圖/GIPHY

這個最後一個光學物件,可能是最初產生光子的螢幕中某個像素(一般電視機或電腦螢幕就是如此);也可能是鏡面反射的光子波陣面(你看自己刷牙時就是如此);或是一些光子用力穿透玻璃鏡片,最終朝著修正的方向前進(一般的眼鏡就是如此,我們稱之為折射);或是光柵或全像圖中的微觀結構可能為光子指引方向(我們稱之為繞射)。

但是,在瘋狂科學家的目鏡或特務的槍管前,不會有虛擬的物體浮在空間中,像肉眼看到那樣。我知道揭露這樣的真相令人失望。1

第三十二個 VR 定義:一種常被誤解的科技,大家以為能利用它把全像圖投射在半空中,但實際上做不到。

你可以感受到我的無奈。為什麼投資人和軍事規畫者那樣的聰明人竟然難以理解這個道理呢?那感覺好像在說服大家別買昂貴的假藥。人類喜歡相信不可能的事情。

幸好,我們有很多方法可以為 VR 設計可行的顯示器。每當我覺得所有可能的 VR 策略都已經發明出來了,就會有人提出奇怪的新點子。只要你願意嘗試,你會發現那些可能的作法比不可能的作法還要有趣,也更好玩。

各種形式的視覺 VR 儀器

底下那張圖是根據 VR 裝置為了創造虛擬幻象而介入的位置,整理了多種 VR 可行的光學演示方式(亦即相對於不可能的懸浮式全像圖)。我們剛創立 VPL 時,我畫了一張類似這樣的簡圖,以決定我們該製造頭戴裝置或其他種視覺裝置。

這張圖中列了九種 VR 顯示器,共有十七種方式可以顯示 VR 的影像,但這還不是完整的清單!我知道這張圖可能會嚇到沒有技術背景的人,但其實裡面只有幾個重點需要瞭解。

我最喜歡使用「近眼顯示器」(我們熟悉的 VR 頭戴裝置,例如舊式的眼機或現在的 HoloLens),所以我把那些選項框起來,但我幾乎用過這張圖中顯示的每種裝置。這個清單之所以不完整,有個原因在於我和同事都希望能再增添新的項目,故我現在還不打算透露這些資訊。

圖/大塊文化提供

為什麼這張圖要畫得這麼複雜呢?為什麼要列那麼多項?原因在於,任一形式的視覺 VR 儀器都不是終極的完美設計,每個 VR 顯示器各有其優缺點。我期待各種 VR 裝置都可以在世界上找到合適的定位。

VR 終究是跟人及大腦有關,所以我是以大腦為中心來整理各種 VR 的使用方式。

從 VR 科學家的角度來看,觀感是根據距離和位置的區域來區分,每個區域強調不同類型的注意力和觀感。例如,你觀看「可用手操控的現實」和觀看「遙不可及的東西」時,兩種觀看方式是不同的。例如,在兩者的分界上,在靠近你的那一邊,立體視覺最重要。

我們也會進一步區分「你聚焦的東西」(在你眼前)和「你周遭的東西」(外圍視覺),兩者需要的敏銳感不同。你對周圍的某些運動、地平線,甚至稍微不同的顏色會更加敏感,尤其是在黑暗中。設計良好的 VR 頭戴裝置會把這些細節都納入考量。

圖中有一條很長的水平線。線的下方是只能看到虛擬東西的 VR 裝置;線的上方則是混合實境,又稱為擴增實境,你會看到虛擬與現實交織在一起。

註解:

  1. 有幾種方法可以稍微偽造出不可能的狀況。你可以用強大的雷射加熱空氣,直到它離子化,藉此在半空中創造出發亮的藍色小星星。少量的那種閃光可以充分地協調及回補,以形成初步的 3D 浮動幻象。(這是一般人預期充滿活力的日本 VR 研究圈可能做出來的極端 VR 實驗。)參見連結
    空氣不是虛無的,它會稍微彎曲光線。協調密集的聲波時,有可能創造出密集的氣囊,把光線彎得更大,但還不足以把光子從房間的中央硬是轉向眼睛。但也許有辦法至少做出很炫的演示。據我所知,還沒有人初步利用這種方法來演示不可能的景象,但遲早可能會有人這樣做,那實在是非常不切實際的作法。
    目前為止,最接近讓全像圖浮在半空中的方法,可能是我那位充滿創意的朋友肯.珀林(Ken Perlin)創造出來的原型。肯的裝備使用不可見光雷射,掃描一個懸空小空間的灰塵,接著馬上以較強的可見光雷射來照亮那些灰塵粒子以製造效果。雖然讓灰塵亮起來的方法有點效果,但最後的結果難免是模糊、昏暗、斑點狀的。另外還有一些類似的方法:一台明亮的投影機可以把圖像投射到房間裡的任何實體物件上。微軟研究院的一些同事,尤其是安迪.威爾森(Andy Wilson),已經探索過讓投影的圖像配合房間裡已有的實體物件可以創造出什麼。那樣做可以營造出房間正在跳動的幻覺,以及其他有趣的效果。
    如果實驗者戴著 3D 眼鏡,就可以把 3D 圖像注入房間的體驗中,但那樣做就偏離了「無眼鏡」的幻想。如果你剛好特別喜歡光滑、但非亮面的純白室內裝潢,你可以把整個房間當成一般的投影表面。這種效果在舞台製作以及一些精心策畫的互動式藝術場景中很實用。藝術家麥克.奈馬克(Michael Naimark)是使用這種方法的先驅。這種方法有時稱為「投影擴增實境」(projected augmented reality),這方面有很多相關的文獻。

——本文摘自《VR萬物論:一窺圍繞虛擬實境之父的誘惑、謊言與真相》,2019 年 11 月,網路與書出版


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活躍星系核

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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