AR/VR議題吸金 新創產品競逐新應用市場
- 魏淑芳
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DIGITIMES企劃
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。
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。
