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近在眼前的數位娛樂——智慧眼鏡的進化

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/02/23 ・3277字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 Epson 委託,泛科學企劃執行。

元宇宙狂潮來襲,數位互動娛樂發展越來越多元!相信大家對 VR 眼鏡並不陌生,但是要人手一台卻還是有難度,反倒是 AR 科技越來越蓬勃發展!例如博物館將 AR 眼鏡結合手上的裝置做互動整合,讓展示的恐龍標本活生生活在你眼前;又或者是去兩廳院看劇,專屬的 AR 字幕體驗讓不同國家的觀眾朋友都能即時享受與深度導覽。

這種近在眼前的數位娛樂——智慧眼鏡到底是如何演進的?又有哪些技術關卡需要去突破呢?首先,需要先了解 VR、AR 甚至是更高深的 MR 跟 XR 是什麼?這些差異點又在哪呢?

數位娛樂——智慧眼鏡是如何演進的?圖/Envato Elements

AR、VR、MR、XR 傻傻分不清楚?

其實目前為止,大家所聽到的 AR、VR 和 MR,通通都屬於 XR(Extended Reality)「擴展實境」這個大概念下,只要這個設備或軟體能讓你體驗現實以外的資訊,甚至與之互動回饋,就都屬於 XR 唷!

近幾年,因 Meta 執行長祖克伯誓師進軍元宇宙而大紅的 VR(Virtual Reality)「虛擬實境」強調沉浸式體驗,只要戴上 VR 眼鏡,不論是在家或者前往 VR 虛擬實境遊樂園都可以讓你體驗到與哥吉拉對戰或是到虛擬鬼屋探險等有趣體驗。

然而,戴上 VR 眼鏡需要完全的感官遮蔽,以及高昂的售價與電腦運算,甚至是配戴上的重量不適、操作上的空間需求……等都是不容易克服的缺點,目前仍有待市場檢驗。

相較之下,AR(Augmented Reality)「擴增實境」就親近許多,早在 90 年代鳥山明的經典作品《七龍珠》作品中他就用了「戰鬥力探測器」這個裝置讓我們體會到甚麼叫做 AR,而現實世界中的戰鬥力探測器更是就在你眼前,例如:開車玻璃板上顯示速度的 HUD 就算是一種把虛擬資訊投影到現實物體,這就是標準的 AR 技術呀!

而談起 AR 就一定要提到,2016 年遊戲公司 Niantic 推出這款名為 Pokemon Go 遊戲,就在全球掀起了在各地抓寶可夢的熱潮,這股熱潮至今不減,也體現出了 AR 真正強勢之處:與現實環境結合。

Pokemon Go 體現了 AR 與現實環境結合。圖/Wikipedia

而這些年來,在許多自拍濾鏡或觀光集章活動也都是利用了 AR 科技,以現實環境的背景中呈現虛擬元素的特性,而這僅需要你我都有的智慧型手機就可以操作和看見虛擬的角色或頭飾,入門檻遠低於 VR,軟體開發的成本也比必須打造一個世界的元宇宙輕鬆不少。

既然 AR 都能把虛擬的資訊投影在現實的場域中,我們自然會更加貪心的想要和這些虛擬的角色互動,甚至是像阿湯哥《關鍵報告》中的技術一樣作為一個浮空的操控介面來使用,這時候我們需要的就不只是AR了,而是需要 MR(Mixed Reality)「混合實境」。

在 MR 技術中不僅有現實世界和虛擬世界的疊加,更強調虛擬元素可以和現實環境互相作用,例如:虛擬的車子可以偵測到你現實的桌子的邊緣而剎車,甚至你伸手碰觸虛擬元件會產生互動或是抓取效果,而這些技術恐怕就不是一支手機就能輕易辦到的了。要讓 AR 進入 MR,除了手機以外,還需要一個能擷取外部資訊的設備——AR 眼鏡。其實多年來 AR 眼鏡主要面對的難題是「畫面要清楚」、「顏色要飽和」、「不能對現實視線有太多干擾」同時還須具備「輕量化」與「舒適」等特點。

投影技術的演進突破,替智慧眼鏡帶來新的轉機

目前主流的 AR 眼鏡採用的是「全反射稜鏡」和「微投影迷你投影機」這兩個關鍵技術。AR 眼鏡上的「全反射稜鏡」針對眼球的折射率經過精密的計算和調整,可以完美在人的視網膜上呈現最清楚的影像,同時這種「全反射稜鏡」本身的光線通透度也高,因此仍能看到「全反射稜鏡」以外的現實世界景色,讓 AR 眼鏡提供的清晰影像與現實世界重疊在一起。

而要談到 AR 眼鏡另一個核心技術「微型化投影」,就不得不提到發展出最具實用與潛力的 AR 眼鏡——Epson 投影機廠商,在了解「微型化投影」技術前就必須先回顧 Epson 從 1989 年鑽研的投影技術發展至今的變化。

Epson 一開始製作的投影機採用的是 LCD,和螢幕最大的不同是它每一個投影畫素都使用了 3 片 LCD 之多,原來是因為光學原理上只要有藍紅綠三色,就可以組合出各種顏色,也就是 3LCD 投影技術。使用 3LCD 技術的投影機必須把背景燈泡的白光源先濾成三色光之後,再利用三片獨立的 LCD 調整各色彩的比例作調變,最後才把三色光合併成影像,再投影出來。

投影機為 Epson 主要產品之一。圖/維基百科

如此麻煩的反射流程,所需要的空間自然不小,而且經過這樣的折射和濾光以後,成色的飽和度和對比總會低一階,甚至會產生近看醜醜的紗門效應(SDE),這就是為什麼早期的投影機投出來的簡報往往不如電腦螢幕上預演的好看。當然投影機廠商也早就注意到這問題,因此也隨著手機螢幕一起從 LCD 演進到 OLED(有機發光二極體),帶來新的顯示革命!

OLED 又有甚麼厲害的呢?如果說 LCD 的液晶主要的功能是調色,那 OLED 厲害的就是「它自己會發光」!和傳統 LCD 面板需要一個光源與背板來反射光線進入濾光階段不同,LED 燈泡經過多位科學家的努力,甚至包含榮獲 2014 諾貝爾獎的三位日本科學家赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)、中村修二(Shuji Nakamura)研發出最後一個「藍光 LED」後,終於達成發出三原色的成就,自此螢幕和投影技術不再需要多餘的濾光和反射步驟,於是面板可以變得更薄,同時又有更好的對比度。而隨之而來的 OLED 技術讓面板脫離了對玻璃的依賴,並改用塑料底板,讓有如科幻道具的摺疊式手機和曲面螢幕能夠成真。

OLED 技術簡化了整個流程,成色還比原本的各種投影方式鮮豔飽和,很快地就大幅縮減了投影機的內部空間,成為露營狂熱者人手一機的便攜型投影機風潮。

但是問題來了!當投影機要放到眼鏡上時,其難度更是超越便攜投影機許多,再追求微型化的道路上「只有更小沒有最小」。而 Epson 早在 2011 就推出第一支 AR 眼鏡 BT-100,不斷朝輕量化與功能性研發,在 2016 年則推出了採用矽基有機發光二極體 Si-OLED 微投影技術的 BT-300,各家廠商也紛紛投入 micro OLED 投影的研發上,相信不久的將來又會有更厲害的 AR 眼鏡推出。

次視代智慧眼鏡 Moverio BT-40,豐富 5G 娛樂視野,獨享高畫質影音體驗。

現在可以看到照片中最新款的「次視代智慧眼鏡 Moverio BT-40」,這款 AR 眼鏡主打的最大特色就是提供可隨身攜帶的「專屬於你的 120 吋大畫面」,這麼大的畫面顯示卻只投影在你眼前,不僅擁有「高隱私」的特性,在長程旅行中,不管是搭飛機或是搭高鐵,只要戴上這個眼鏡就能直接把影片從手機投影到你眼前,解放雙手不用在手疼拿著平板啦,可以舒服自在的追劇或看電子書、讀期刊論文也行。

次視代智慧眼鏡 Moverio BT-40,加上「磁吸式遮光片」後能讓影像更加清楚,有助於專注在投影畫面中。

除了大尺吋觀影體驗之外,這款眼鏡更在博物館教育上大放異彩,如博物館把這款眼鏡結合接駁車,讓搭車的你也不無聊,虛擬博物館館長擔任導覽員為你解說各館區的歷史,進館後更能看到展示的恐龍標本在你面前復活,豐富了各種逛展體驗!

而 AR 眼鏡還有另一個好處就是個人化體驗,例如看電影或演唱會時,戴上 AR 眼鏡就可以看到自己專屬的字幕相關資訊,這樣的虛實整合字幕體驗,在劇院已經導入 Epson BT-40 眼鏡和 AR 眼鏡字幕系統,表演字幕可以即時傳送到正在戲劇院觀看表演的觀眾 AR 眼鏡中,觀眾可以選取語言還能調整位置和大小,甚至幫助聽障朋友們理解演出,下次有機會去看表演時,若有提供這樣的服務不妨租借嘗試看看喔!

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《刀劍神域》元年?——從實現《刀劍神域》來看現今元宇宙技術
天竺鼠
・2022/12/31 ・6047字 ・閱讀時間約 12 分鐘

  • 文/吳政佳|國立中央大學通訊研究所碩士班

《刀劍神域》小說在 2002 年開始連載於網路,而「刀劍神域」也是故事中網路遊戲的名稱。這部小說在 2012 年製作成動畫,也成為許多人踏入動漫領域的第一步。以下是《刀劍神域》中一段故事設定:

「 2022 年 5 月,大廠牌電子機械製造商 ARGUS 發佈了能夠實現虛擬實境的機器 NerveGear,人們可以通過 NerveGear 進行完全潛行以進入虛擬世界。不久,全球首款虛擬實境 MMORPG《刀劍神域》,在經過大約一千人參加的封測後正式發佈,首次共限量發售一萬份。」[2]

在故事中 2022 年 MMORPG[註1]《刀劍神域》「Sword Art Online」遊戲正式發售,而今年正好就是 2022 年。或許你也會像我一樣好奇,現實與故事裡那令人嚮往的虛擬世界距離還有多遠? 

SAO——艾恩葛朗特。圖/參考資料 25

什麼是「元宇宙」?

如果你了解《刀劍神域》,也看過其他科幻電影,比如《駭客任務》、《一級玩家》,那你肯定不會對「元宇宙」這概念陌生。元宇宙簡單來講,是一個大家共享的 3D 虛擬世界,它可以將現實世界有的甚至是沒有的東西,在虛擬宇宙中建構出來。未來你甚至可以在裡面上班、跟朋友聚會、參加演唱會,所有你想的到經濟活動[註2]都可以裡面實現。

(一)元宇宙熱潮和起源

2021 年 10 月 28 日祖克柏親自宣告 Facebook 將改名為 Meta,他們不再是一家社群媒體公司而是「元宇宙」公司。加上自從 2020 年的疫情爆發,人們對於虛擬互動平台需求增加,網路上開始興起了大量對於元宇宙的討論。[4]

元宇宙「Metaverse」一詞來自於 1992 年出版的小說《潰雪》,作者在裡面描述了一個平行於現實世界的網路世界名稱「Metaverse」,有趣的是人們在裡面的網路分身叫作「阿凡達」(Avatar)。而 Metaverse 一詞可以看出,它是從宇宙(Universe)演變過來的,Meta 有「之後、超越」的意思,所以翻譯也可稱之為「後設宇宙」[5]

(二)VR、AR比較

在元宇宙提出之前,提到虛擬世界大家可能會聽過 VR 或者 AR,那他們分別是什麼? 

VR 虛擬實境(Virtual Reality),是創造出一個虛擬的 3D 環境,並透過各種技術讓使用者身歷其境般地體驗。不侷限視覺、聽覺,未來也希望加入觸覺、溫度覺、嗅覺和虛擬物件的互動回饋等感官體驗。[6]這描述就很像元宇宙,後文將介紹它們的差異。

AR 擴增實境(Augmented Reality),定義是在現實世界的基礎上疊加資訊或內容[6]。簡單講就是以真實世界為背景,在上面添加虛擬物件,舉例如前幾年爆紅的 Pokémon GO 遊戲就是使用 AR 技術。

(三)元宇宙和 VR 一樣嗎?

元宇宙和 VR 看起來都是建立一個 3D 的虛擬環境,盡可能還原人們在現實世界中的感官體驗。不過如果單純 3D 建模世界,沒有與現實世界有更多的連結,去賦予虛擬事物價值,它無法真的稱之為「世界」。

在刀劍神域故事中,茅場晶彥說過的名言:「這雖然是遊戲,但可不是鬧著玩的。[2]」因為他訂下了規則,在遊戲中死去現實中也會喪失生命,所以遊戲就不再是遊戲,之後才會有精彩的故事。

元宇宙是一個相對複雜的概念想像,在之後陸續加入的虛擬貨幣 NFT[註3]等概念,使元宇宙裡的虛擬物件確定了價值。所以現在你可以在虛擬世界中購買土地,在虛擬世界裡工作,獲得現實世界中的薪水,如果日後普及,是不是想想就很科幻呢?

實現《刀劍神域》的「完全潛行」

在介紹元宇宙後,考慮如何實現《刀劍神域》,最大問題就是如何讓人與虛擬世界之間進行互動的裝置。我們需要先來看看故事中對於連接虛擬世界「完全潛行」一詞的技術描述。以下是以故事中初代的頭戴裝置 NERvGear 為對象。

頭戴裝置——NERvGear。圖/參考資料 26

「它的內側還藏了無數的元件,而頭盔則藉由這些元件所產生的電場,與使用者的腦部直接連結,使用者不需要使用自己實際的眼睛與耳朵,就能因為機器直接給予腦的視覺質區與聽覺質區情報,而讓使用者有聽到與看到的感覺。其實除了聽覺與視覺外,觸覺、味覺與嗅覺,也就是所謂的五感,全都能由 NERvGear 讀取出來。」[8]

「因為(完全潛行)的使用者不只是接收假想的五感情報而已——連由腦部向自己身體所發出的命令也會遭到阻斷與回收」[8]

以上是書中對於 NERvGear 的設定,可以看出需要以下關鍵科技。

(一)非侵入式的腦機介面

從故事中可以看到,主角們在連接時,只需要戴上頭盔,很明顯這是個非侵入式的腦機介面[註4]。它的原理是透過,大腦裡的神經細胞活動會產生電位差,一個神經細胞所產生的電流很小,但一群神經細胞同步活化,就能匯集成足夠大的電流產生電磁場,一層層穿過組織來到頭皮,這樣我們就能將量測到腦波訊號繪製成腦電圖(Electroencephalography, EEG)。

不過由於腦內活動非常複雜,彼此區塊間負責的功能也有所不同,大腦裡約有 860 億個神經細胞[10],造成的電訊號夾雜在一起,大大增加分析的難度。加上從頭皮表面量測腦波,會受到皮膚、腦蓋骨、腦組織液的干擾。因此而有侵入式腦機介面,侵入式會穿過頭蓋骨將電極放在大腦皮層上。因為要動手術,所以不為大眾接受, 但這種方式確實能有效降低雜訊。

現在在設計給使用者時,盡量會以非侵入式的方式,但其相對量測準確度相差很多。現在技術能有效量測、判斷的腦波訊號,是比如手臂上舉、眨眼皮等特定或大型動作,及最早發現的睡眠時腦波的頻率變化。所以想要透過頭戴裝置就在虛擬世界暢遊,仍有很大的難度。

(二)感覺訊號與動作訊號

已知人類是透過五官、皮膚等器官去感受外界,但刀劍神域的完全潛行,是透過訊號直接刺激神經或大腦,讓人們如同進入虛擬世界。這裡列舉最基本的視覺、聽覺,這也是現今多媒體主要傳播方式。還有為了使沉浸體驗更好,我們得要試著解決攔截動作訊號的問題。

  • 視覺技術

早在 70 年前,就發現以電流刺激大腦視覺皮層,會感知到閃光或者說光幻視[註5][11]。2020 年《科學》(Science)期刊上有發表了採用光幻視的技術[12],利用電流刺激在大腦中產生一個個小光斑,光斑組成簡單的圖像,而實驗結果成功讓猴子「看到」並分辨出英文字母、線條和移動的小點等這些圖案。這如同我們螢幕上顯示的畫面,也是一個個小到肉眼觀察不到的光點(像素)組合而成,但即便如此,這項技術也無法直接讓我們大腦看到如同眼球接收般細緻的畫面。

  • 聽覺技術

人工電子耳可以說是現今最成熟的醫療輔具之一,現在助聽器或人工電子耳已經非常常見。助聽器主要只是將聲音放大傳入耳朵,而人工電子耳則是如果內耳絨毛細胞受損嚴重,無法接收聲音,它則可以直接刺激聽覺神經,產生聽覺[14]。不過這仍與故事設定不同,非直接刺激大腦皮層。

以上看來感覺訊號,現今都受限於大腦電刺激技術,不過一直仍有無數人前仆後繼去研究,還是很期待有一日達成突破。

(三)潛行中阻止身體動作

完全潛行還有一個重點,就是在虛擬世界中活動,不會影響到外界的身體,也就是我們控制的運動只會在我們腦中進行。由於攔截腦波的研究,我沒有查到,所以這邊提出假設方法。排除使用藥劑去使人無法動作,若利用身體機制可以嘗試俗稱「鬼壓床」的「睡眠癱瘓症」。

觸發原因是因為睡眠周期中的快速動眼期(REM),人們在這期間容易做夢甚至夢遊,因此大腦會發出命令分泌激素,使肌肉癱瘓避免危險,若這時清醒,就會產生大腦已經有知覺了,但全身仍無法動作的情況[13]。因此如果能夠主動誘發以上情況,或許就能達成完全潛行想像中,現實的人們如同深睡,在虛擬世界展開冒險。不過以上假設需要實驗求證可行性。

元宇宙概念相關的遊戲

回過頭來看元宇宙,除了刀劍神域等科幻作品與它的概念有關,遊戲作為人們對於幻想實踐嘗試的方法之一,隨著元宇宙的熱潮,也伴隨之相關的遊戲誕生。前陣子,因為可以在虛擬遊戲中買地交易,甚至賺取收入爆紅的 The Sandbox、Decentraland 等,前者已經有如愛迪達等大品牌進入,後者則如名人林俊傑在裡面持有 3 塊地,但兩者同樣價格不斐,以今年 5 月底以太幣的匯率,價值都在 20 萬台幣以上[15]。除了以上新遊戲,不少經典遊戲也能幫助我們審視未來元宇宙的發展。

(一)Minecraft

Minecraft 幾乎人人都知、人人都玩過,發行已超過 10 年,但人氣依然不減,每日仍有大量玩家活躍在線。儘管畫面簡單,但卻能使玩家有良好的沉浸式體驗,Minecraft 也逐漸成為許多玩家們的社交場所。

下面列出兩個得元宇宙借鏡的優點。

Minecraft 遊戲畫面。圖/參考資料 27
  • 去中心化[16]

每個玩家在裡面擁有自己的世界,它就像是屬於你的元宇宙,你可以邀請朋友造訪,一起經營起一個龐大的世界。相比現在各大科技公司爭相所提出的元宇宙未來,營運仍控制在企業手上,Minecraft 或許更加符合理想中屬於玩家、使用者的專屬世界。

  • 高自由度[16]

這也是 Minecraft 最迷人的地方,它需要你發揮創意改造,官方不限制你開發新的遊戲模組[註6](Mod),這使的遊戲自由度大大提升,使得 Minecraft 已經不是一個遊戲,而是一個眾人合力組成的遊戲平台。

(二)Roblox

Roblox 於 2005 年問世,在台灣的玩家與討論熱度較少,但在美國尤其是疫情之後,統計超過一半 16 歲以下兒童青少年在玩該遊戲[17]。作為一款大型多人線上遊戲平台,由樂高積木組成世界,玩家們透過開發工具,設計出專屬於你的遊戲,上傳到遊戲平台上[18],現在上面已有超過 4000 萬種遊戲,不少人因此一夕爆紅,賺到大筆收入[19]

Roblox 被稱作「元宇宙第一股」,除了一上市估值破 450 億美元外,大家看好它實現創作者獲得利潤,由玩家們去參與定義元宇宙該要有的樣子。就像是 Youtube 一樣,所有人都有可能是創作者。

Roblox 。圖/參考資料 28

(三)Second Life

第二人生發行於 2003 年,在 2006、2007年獲得媒體關注[20]。這款遊戲的存在似乎就是想訴說,元宇宙不是一個新東西,而它就是先行者。開發商當初就是想要實現《潰雪》裡面所描述的世界,這是一款 3D 仿真實社會遊戲,玩家在裡面對話交流、開店經營,同樣也可以換成真實貨幣。

當年這款遊戲也掀起熱烈討論,大大小小企業、團體入住。在 2011 年 IBM 在裡面購買了 12 座島嶼,作為員工訓練、線上開會。哈佛大學在遊戲裡開過課,政治人物在裡面接受記者採訪[21]。但從現在回頭看,它也漸漸淹沒在時光長河裡,直到元宇宙熱潮再起,它才重新回到大眾面前,不知它將會見證成功還是歷史的重演。

《Second Life》遊戲畫面。圖/參考資料 29

結語

雖然目前的技術還無法實現像《刀劍神域》等科幻作品中的場景,不過隨著技術日新月異,只要還有人研究,那麼總有可能成真的一天。

如今元宇宙相關技術發展,除了很多先行應用在遊戲產品上,還有祖克伯的 Meta 公司,計畫改變未來社群媒體的型態,讓人們在 3D 虛擬世界中社交、開會等等,如果普及化就搞不好會像當年 Facebook 的誕生一樣,對我們的生活帶來巨大的改變。

前方看來還有很多挑戰,是否現在的使用者產品可以讓大眾接受,成為下個革命性產品,有許多質疑。不過作者私心希望這個熱潮不會那麼早消退,畢竟我還期待有一天可以在《刀劍神域》虛擬世界中冒險呢!

註解

[註 1]大型多人線上角色扮演遊戲(MMORPG)為電子遊戲的一種,是電子角色扮演遊戲按電子遊戲人數分類分別出來的一種網路遊戲。[23]

[註 2]經濟活動主要是以勞力等「生產資料」換取商品和服務,貨幣只是交易的媒介。[24]

[註 3]非同質化代幣(Non-Fungible Token,簡稱:NFT),是一種被稱為區塊鏈數位帳本上的資料單位,每個代幣可以代表一個獨特的數位資料,作為虛擬商品所有權的電子認證或憑證。[25]

[註 4]腦機介面(Brain-computer interface, BCI),是指大腦與電腦的連接口裝置。[9]

[註 5]光幻視(phosphene)是在沒有光實際上進入眼睛的情況下看到光的現象。[26]

[註 6]遊戲模組,「Mod」(全寫「Modification」),多指遊戲廠商或者熱心玩家對於原版電子遊戲在功能方面的修改。[27]

參考資料

  1. 刀劍神域 , 維基百科
  2. 不可不知的元宇宙熱潮,IEK產業情報網
  3. 元宇宙, 維基百科
  4. VR、AR、MR 介紹:AR 擴增實境、VR 虛擬實境,有何差異? , AR PLAZA
  5. Link Start- 以電機工程與神經科學的角度研究《刀劍神域》中「完全潛行」技術之可行性,班尼.史克斯, 巴哈姆特
  6. 腦機介面 (Brain-Computer Interface) 專題 (上) ,The Investigator Taiwan
  7. 不可思議的大腦-《知識大圖解》,PanSci 泛科學
  8. Beauchamp, M. S., & Yoshor, D. (2020). Stimulating the brain to restore vision. Science, 370(6521), 1168-1169.
  9. 1Chen, X., Wang, F., Fernandez, E., & Roelfsema, P. R. (2020). Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex. Science, 370(6521), 1191-1196.
  10. 《睡眠麻痺症》不用怕 症狀很快就消散,亞洲大學附屬醫院
  11. 人工電子耳和助聽器有什麼不同?,衛生福利部國民健康署網站
  12. 在元宇宙裡買塊地?區塊鏈虛擬土地購買全攻略【2022 最新版】,INSIDE
  13. The Metaverse Is Already Here — It’s Minecraft | by Clive Thompson | ,Medium Debugger
  14. Over half of US kids are playing Roblox, and it’s about to host Fortnite-esque virtual parties too ,The Verge
  15. 你從沒聽過的電玩 讓這些青少年成了千萬富翁,天下雜誌
  16. Roblox如何成為元宇宙第一股?創作者與平台互利共生,背後模式是什麼?,數位時代
  17. 第二人生 (網際網路) ,維基百科
  18. 可創業賺錢的線上遊戲-「第二人生」,天下雜誌
  19. 第二人生兔子集體長眠事件,香港01
  20. 大型多人線上角色扮演遊戲,維基百科
  21. 經濟活動,香港教育城
  22. NFT,維基百科
  23. 光幻視,維基百科
  24. 遊戲模組,維基百科
  25. SAO——艾恩葛朗特,(2012) (imdb.com)
  26. 頭戴裝置NERvGear ,(2012) (imdb.com)
  27. Minecraft遊戲畫面 ,(2009) (imdb.com)
  28. Roblox Facebook封面2017年
  29. Second life Facebook 2014年官方相簿
天竺鼠
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從 VR 看元宇宙如何打造數位分身? 
科技魅癮_96
・2022/12/15 ・2582字 ・閱讀時間約 5 分鐘

元宇宙的終極目標,是要讓你能夠「感同身受」數位分身經歷的一切,這需要許多感官模擬技術的支撐。

發展至今,以視覺及聽覺模擬較為到位,玩家只要戴上 VR 頭盔裝置,就能利用視覺和聽覺連結元宇宙,瞬間從真實空間遁入虛擬世界。

玩家只要戴上 VR 頭盔裝置,就能利用視覺和聽覺連結元宇宙,瞬間從真實空間遁入虛擬世界。圖/pexels

除了視覺、聽覺之外,其他的感官感受,包括嗅覺、味覺、觸覺、甚至是意識的模擬技術也持續進展中,可以預期電影「一級玩家」的情節終將落實,玩家未來能夠以更多的感官感受連結元宇宙。

嗅覺,在真實世界聞到元宇宙玫瑰香

關於元宇宙多重感官模擬技術的開發,臺灣已有一些進展,例如在嗅覺 VR 方面,臺灣大學資訊工程學系暨研究所洪一平教授指導學生開發的「主動式雙渦環傳香系統」,就解決了其他嗅覺 VR 技術令人詬病的一些問題。

在虛擬實境中加入嗅覺線索,可以大幅增強用戶在虛擬環境中的沉浸感,然而,如何精準控制氣味始終是個問題,使得用戶無法獲得更真實的體驗。嗅覺虛擬的常見做法是:隨著使用者在元宇宙身處情境的變換,例如從青草地走進玫瑰花園,裝置就會噴灑出對應香味的精油,此裝置可能是放在固定位置或是戴在玩家的脖子上。

如何精準控制氣味始終是個問題,使得用戶無法獲得更真實的體驗。圖/pexels

無論是哪一種裝置,都有一個共通問題,就是各種味道會混雜在一起。在前面的情境舉例中,釋放出青草精油後,味道會存在空間中久久無法散去,在此同時,使用者已經踏進玫瑰花園,嗅覺 VR 裝置緊接釋放出的玫瑰精油,無可避免會與之前的青草味混合,導致嗅覺擬真程度大幅降低。

「為了解決這個問題,有人採用類似吸塵器的方法,先吸淨前味後才釋出下一個味道,我們則是採用精準傳香方法,直接將香味傳到玩家的鼻子前面,精油用量非常少,所以味道很快就消失了,不會擴散至整個空間,」洪一平教授說。這套「主動式雙渦環傳香系統」,是通過兩個重低音揚聲器驅動的渦流產生器,發射兩個渦環(類似煙圈的概念),香味藏在渦環中。根據不同的應用場景,結合頭盔的定位功能,渦環的碰撞點可以精準定位在用戶鼻前的任意位置,兩個渦環碰撞後釋出香氣。

主動式雙渦環傳香系統是透過兩個重低音揚聲器來精準釋放香氣,讓在虛擬實境中的人們及時感受到味覺。圖/科技魅癮

之所以採用兩個渦環彼此碰撞,而非一個渦環,主要是避免讓玩家覺得有股氣流打在臉上。洪一平教授說明:「如果只有一個渦環,就只能直接將渦環打在玩家鼻子上,才能釋放其中香氣,因此會產生不必要的觸覺。」也就是說,當你在元宇宙中一路走過青草地、玫瑰花園、草莓園,你的鼻子就不斷被各種香味渦環氣流「攻擊」,感覺不會太好,也會讓沉浸在虛擬世界中的你瞬間「出戲」。

觸覺,有效提升與數位物件互動的真實感

模擬觸覺,能夠高度提升使用者與數位物件的真實互動感,這方面已見到許多許多技術開發。例如,Meta 的 Reality Labs Research 實驗室開發的可穿戴觸覺手套,安裝數百個氣動裝置,當穿戴者做出觸摸動作時將協同改變形狀,透過氣壓來呈現逼真的觸覺感覺。

「現在也有團隊利用超音波模擬觸覺。當玩家在元宇宙中觸摸物品時,裝置發射超音波至玩家的手部位置,產生真實觸碰某物體的感覺。」臺灣大學資訊工程學系暨研究所歐陽明教授為研究虛擬實境的國際先驅,對於 VR、元宇宙的研究進程及相關技術知之甚詳,「另外,也有研究從衣服著手,在衣服上安裝震動器、感測器等。使用者穿上這套衣服,當經歷某些情節,例如與人擁抱時,衣服可緊縮,模擬被人擁抱的感覺。」

透過 VR 頭盔來實現電影一級玩家中的情節,在元宇宙中創造更多感官連結。圖/shutterstock

臺灣大學資訊工程學系陳彥仰教授指導學生研究的 JetController,則是藉由高速氣動電磁閥調控高壓氣體,透過多個氣動噴頭的氣動推力,在手持控制器上產生高速的三自由度力回饋。JetController 能在 4.0N-1.0N 下達到 20-50Hz 的完全脈衝,可以更廣泛地支援遊戲與虛擬實境體驗裡的觸覺事件,例如 Halo 遊戲裡自動武器的後座力(15Hz),以及 Fruit Ninja 遊戲裡切水果的體驗(最高可達 45Hz)。

日本新創公司 H2L 則將「疼痛的感覺」注入元宇宙中。H2L 的腕帶裝置會偵測人們的肌肉動作,釋出非常微量的電擊刺激手臂上的肌肉,營造出痛覺體驗。

味覺「欺騙」,你吃的其實是泡麵,不是米其林大餐

在人類各種感官的模擬上,味覺是進度較慢的部分。其中,明治大學(Meiji University)宮下芳明教授於去年(2021)展示人工味覺顯示器,此裝置安裝 10 罐溶液,模擬甜、鹹、酸、苦、鮮等味道,並列印於嚐味用薄膜上,讓使用者能嚐到數位食物該有的味道。另一種模擬味覺的方法,則是透過電和熱刺激來驅動人類舌頭。

還有一種做法是「越俎代庖」,怎麼說呢?在元宇宙中,你吃的是蘋果,但是在現實中的你吃的不是蘋果,而是與蘋果咀嚼感覺相近的梨子,只是另提供了嗅覺的線索,也就是提供蘋果香氣,如此一來,沉浸在元宇宙的使用者會產生自己的確在吃蘋果的錯覺。這是一種利用嗅覺及觸覺改變味覺的方法。於是,在元宇宙中享受米其林美食的你,在真實世界中,你真正吃進肚子裡的可能只是泡麵!這樣的感官「欺騙」,不只有趣,某種程度也產生撫慰作用。

臺北科技大學互動設計系助理教授韓秉軒指導學生開發的 TransFork,便是一款附加於餐具上的嗅覺回饋裝置,搭配頭戴式顯示器轉換或擴增味覺的體驗,並使用味覺轉換食譜,輔助改變體驗者大腦對於口中所吃食物的認知。

臺北科技大學互動設計系助理教授韓秉軒指導學生開發的 TransFork,一款附加於餐具上的嗅覺回饋裝置,輔助改變大腦對於食物的認知。圖/科技魅癮

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》

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培育屏東數位能量——屏東縣政府跨域數位爭霸戰頒獎典禮暨成果展
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/24 ・650字 ・閱讀時間約 1 分鐘

「屏東縣跨域數位爭霸戰實戰競賽」頒獎典禮暨成果展於11月19號完美落幕。為培育屏東青年數位能力,屏東縣政府特別推動「跨域數位人才培育計畫」,主題包含「AVR 應用」、「數位光影技術」、「智慧物聯」、「自媒體影音串流」及「數位媒體應用」五大類,以透過學習數位工具提升履歷競爭力。更延伸計畫辦理「屏東縣跨域數位爭霸戰實戰競賽」,參賽隊伍都是在屏東就學或就業之青年報名,提供競賽總獎金30萬元,鼓勵與培育屏東的數位人才發揮創意,將屏東的故事透過數位方式展現出來。

本次參賽作品精采多元,展現屏東青年設計的創意及數位能量。包括影片拍攝屏東美食美景的「屏安米樂」及「做伙憩屏東」,利用線上展覽介紹屏東單車路線的「屏東單車旅遊趣」,以及獲得潛力獎的團隊「Animation Pingtung」、「斯卡羅」及「禁忌之戀」,第三名則是由透過線上迷宮遊戲的模式融入屏東各個區域的特產、美食的「屏藏物語」,第二名則是製作了年底即將啟動的屏東數位青創中心外牆,運用非常吸睛的光雕影像結合屏東元素的「光點屏東∞斑雕共構」,第一名殊榮則由屏東科技大學餐旅管理系的「鐵橋記」獲得,同學們運用實境解謎搭配Line機器人,透過遊戲方式介紹高屏溪的歷史。

每個團隊皆發揮獨特創造力,在課程中從0到1扎根數位技能、從無到有創造屬於自己的成果,屏東青年人才有目共睹,展現屏東縣政府陪伴青年,提供良好的創業環境與資源,有望未來提升屏東競爭力!

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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