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AR/VR議題吸金 新創產品競逐新應用市場

  • 魏淑芳
VR眼鏡產品仍有體積較大、不適合行動攜帶的困擾。Qualcomm

2017年AR與VR相關的投資議題與數額驚人,累計2017年下半年相關投資總額即達到21億美元,不只是先前多數投資即終於VR應用,AR相關應用投資額也積極趕上,AR/VR應用成為IT產業最吸睛的重點…

AR(Augmented Reality)與VR(Virtual Reality)應用與發展,已經成為近期最熱門的IT議題,不僅相關技術、硬體的投資 / 融資數額驚人,所衍生的週邊視聽娛樂應用價值更受到產業積極關注,從最前瞻的AR/VR底層技術、專利,到各種因應AR/VR應用的穿戴式運算或顯示設備,到最終端的多媒體、電玩、影音產品等,整個產業鏈的商業價值巨大,也難怪投資人會趨之若鶩投入大筆資金押寶未來技術。

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Magic Leap One為首款號稱採透鏡式AR技術方案設計的AR眼鏡產品,實際效果值得期待。Magic Leap

AR/VR熱潮引發週邊商機,圗為可偵測立體空間深度的攝影感測模組。Intel

AR/VR產品體驗不同

檢視AR/VR產業前,先簡單理解兩者的關鍵差別,AR為擴增實境,即在現實影像中疊加數位資訊,至於VR則為全虛擬建構的虛擬實境,最大不同為AR應用的眼鏡為透明設計,可以看到現實環境疊加虛擬成像;至於VR眼鏡則為不透明,利用小型顯示屏與光學透鏡產生虛擬成像,讓用戶宛如身處虛擬環境中的體驗。

Magic Leap和HoloLens均為Augmented Reality眼鏡的代表產品;Virtual Reality眼鏡的代表產品如Samsung的Gear VR、Google Cardboard或Oculus Rift等。

為何會有AR眼鏡產品需求?其實AR技術正是IT產業的發展必然趨勢,因為從智能手機發展以來,用戶須透過小螢幕進行操作,用戶也需要隨時攜帶電子設備,應用是否便利最大的關鍵即在克服人機交互介面的便利性,如iPhone產品僅是將觸控屏幕操作人機互動體驗優化,就創造了現今Apple智能手機市場規模,而AR技術方案若能將用戶操作體驗不再侷限屏幕尺寸、而是能擴展到真實可視的環境進行,那技術導入的效益將大有可為。

AR技術達具體成效  未來市場前景大

現有AR眼鏡產品已有極大技術突破,未來若能將產品微縮至可攜帶狀態,又能在用戶眼前視野充當螢幕空間,將接近真實的3D角色動畫即時渲染至可視真實環境中,雖然這種使用概念的AR眼鏡產品不至於全面取代智慧手機應用,但至少其娛樂、教育或是商業應用潛力極大。

AR與VR技術相比較,會發現AR的應用場景會更多元,因為VR技術重點會放在沉浸式虛擬環境體驗,VR眼鏡基本上是不透明全罩覆蓋人眼,並利用小型螢幕透過光學行成虛擬空間影像,設備體積會較AR眼鏡略大,攜帶應用便利性略減。

另一派說法可能會把應用聚焦在更前瞻的全像影像(Hologram)技術,但實際上Hologram投影技術目前離商業化應用還算早,在戶外環境使用裸眼Hologram顯示的效果不佳,必須搭配特殊搭建的環境才能實現,使用彈性與商業價值不容易實現,反之,體積小巧可攜帶的AR眼鏡的價值即被凸顯出來。

VR/AR應用不再涇渭分明  新穎應用吸睛

至於先前提到的VR/AR差異,其實現在利用技術上的整合兩著已不再這麼涇渭分明,例如,VR眼鏡若在設備前端設置攝影機,讓用戶前端的真實視野也能帶進VR體驗的場景中,自然而然也能達到如AR眼鏡般的成像效果,這種作法在AR產品中也有部分設計採這類方案以video see-through或video overlay視訊疊加的方式建構,這在一些常見的智慧裝置的App應用也相當常見,例如Pokemon Go、AR星座尋星軟體亦有同類技術方案應用。

但實際上採行真實與虛擬影像疊加呈現,技術方案會較透明鏡片再疊加虛擬成像的AR方案成本低得多、技術難點更低,一些軟體應用方案多半使用這類技術實現,尤其在AR遊戲、AR教育軟體應用都相當常見,但透過疊加虛擬與拍攝影像疊加而成的AR畫面其實實際感受仍與透明鏡片呈現的AR方案有極大差異。

因為疊加產生的AR畫面畢竟還是2D平面螢幕呈現,用戶難有驚豔體驗,而在真實視野空間疊加產生的虛擬立體成像,體驗為真實空間虛構圖像呈現,視覺衝擊感受大不相同。

追求擬真品質  影像處理效能是產品關鍵

再者,若透過攝影機採集影像、系統疊加虛擬畫面合成,再即時以VR眼鏡或設備呈現如同AR的真實 / 虛擬整合體驗,實際上會與透明AR的成像體驗仍有極大差距,因為其中品質若要擬真,採集的視訊解析度就必須提升,為了體驗更即時的動態感受,採集畫面、合成畫面與呈現過程的延遲就必須利用更強悍的運算能力、資料處理能力一一克服,終端產品可能因為設備料件成本要求而犧牲一大部分的實感體驗,這也是為什麼透鏡版的AR技術方案是現有眾多方案中最受關注的項目。

以Magic Leap的AR眼鏡產品為例,其實光是成像裝置使用的相關技術就相當多元,例如Magic Leap One 的光場顯示技術為透過以虛擬影像的光線、導進特殊製作的玻璃材料中,透過鏡片(光子光場晶片photonic lightfield chip)模擬出具有景深的光場效果,讓使用者能更自然地聚焦在近處或遠處的虛擬影像上。好處是可以將頭戴AR顯示裝置的尺寸做得更輕薄,特殊玻璃鏡片方案不僅可以投射2D圖片,業者號稱還能建構一個光場(Light Field)效果。

進代實現3D場景其實會有Stereoscopic、Light Field方案,像是Microsoft HoloLens、Facebook Oculus即使用Stereoscopic技術方案實現,Magic Leap則是使用Light Field概念反而是市場相關技術中難度較高、實現效果最令人期待的一種方案。

Light Field技術難度高  但未來市場價值大

再來理解Stereoscopic與Light Field差異,在3D圖像與2D圖像間的主要差異,就差在景深(depth),透過兩組2D微調光學差異創造出類似景深效果,即為多數3D電影的呈現技術概念,但這種Stereoscopic 3D也會帶來另一種困擾,例如調整不佳時會令人容易產生頭暈問題。light field 3D成像方案就不同了,跟 Stereoscopic 3D 最大不同在於light field能令人眼聚焦至不同距離,形成較符合人眼觀察自然立體世界的規律,也被稱為真實3D(true-3D)顯示方案。

但想建構光場顯示並不容易,現在已有空間複用(space multiplexing)與時間複用(time multiplexing)兩種技術為主,space multiplexing為將像素當成幾塊用以實現不同聚焦距離狀態,但問題會導致呈現的畫面解析度會受到影響。time multiplexing為運用高速元件快速產生不同聚焦距離效果,欺騙肉眼以為是同時產生,time multiplexing優點是不損失解析度前提下提供相對優異的立體視覺效果。

雖說透明鏡片方式的AR在空間感、使用體驗,會是眾多裝置相對具市場賣像的方案,但實際上透明AR眼鏡仍面臨多項技術挑戰,首先是顯示方面的技術難題,要想實現近眼的光場顯示呈現本身就相當困難。

目前除Magic Leap號稱產品應用light field方案外,市場相關AR眼鏡 / VR眼鏡產品還是以Stereoscopic 3D的技術方案為主要實現方法,但即便Magic Leap號稱導入了light field技術,也必須在產品尺寸、light field採樣技術 / 品質、雙眼配戴的協調性等達到商品化要求,同時,透明鏡片方式的AR產品還要能滿足戶外配戴使用效果一致的要求,這些都有相當程度的技術難度。

更重要的是,透明鏡片方式的AR產品的鏡片材料、加工技術也是一大成本問題,例如,Google Glass的AR方案為利用分光鏡處理呈現,但分光鏡有一定厚度,兼具分光鏡效用的薄化鏡片技術工藝複雜、成本過高,商品化仍有一段路要走,此外還有視角(field of view;FoV)、解析度、影像遮擋(Occlusion)實現方案、畫面延遲等問題需要解決。