文章專區

什麼是虛擬實境?

虛擬實境是由電腦產生三度空間的虛擬世界，讓使用者 有身歷其境的感受，並能自由遊走與操作虛擬物件;簡單來說就是以人工的方法來刺激感官，讓使用者誤以為身處不同的環境在做不同的動作。VR 有3個必要條件： 第一是沉浸性（immersiveness），夠逼真的內容才能 讓使用者身歷其境;第二是互動性（interaction），使用者能自由地探索，並且操作虛擬物件;第三是想像力（imagination），愛因斯坦曾說:「想像力比知識更重要。」 人們必須發揮想像力才能把 VR 運用到全新的領域。

VR 要能滿足人類的5種感官。首先是視覺，現在的3D顯示技術，可以讓物件從畫面裡竄出浮現空中;其次是聽覺，3D 立體聲技術已經可以讓使用者聽音辨位，在玩射擊遊戲時，可以透過聽到敵人的腳步聲，辨別他是從哪個方向靠近；第三是觸覺，透過細微的振動模擬不同材質的觸感，例如在賽車遊戲裡的方向盤振動，讓使用者感覺到車子是在柏油路或泥土路上;第四是嗅覺，要讓使用者聞到花草的香味、海水的鹹味，甚至是爆炸的火藥味；最後也是最困難的味覺，最新研究發現，透過微弱的電流刺激舌頭的不同部位，可模擬出酸、甜、苦、鹹和甘等味覺。

除了滿足感官刺激，還需要人與電腦間雙向的互動。電腦也有5種感官:首先是視覺，電腦的眼睛就是攝影機， 目前很多筆電可以透過人臉辨識取代開機的密碼；第二是聽覺，麥克風即電腦的耳朵，手機上的語音助理，可以與使用者對話並完成簡單的指令;第三種是觸覺，例如觸控螢幕支援多種手勢，指紋偵測器辨識使用者身分；第四是嗅覺，舉例而言，不同的疾病會散發出獨特的氣味，未來智慧裝置有可能透過氣味感測器，偵測到使用者已經感冒了；最後也是最困難的，電腦可能擁有味覺嗎?其實，電腦上最像嘴巴的部位就是光碟機，當使用者餵電腦吃不同的光碟片，就可以播放不同的音樂。至於這個算不算電腦的味覺呢？由讀者自己判斷。

另外，相對於 VR，擴增實境（augmented reality, AR） 則可進一步將虛擬物件在真實的三維空間中定位，虛實結合並同時呈現，讓使用者難辨真偽，真的有可能其實是假的，假的看起來要像是真的。透過 VR∕AR 的演進，真假的界線日漸模糊，愛因斯坦曾說過一句令人玩味的話: 「我們所說的真實其實只是幻覺，唯一的差別是它持續的時間比較長 !」有沒有可能，我們所熟知的世界猶如電影 《駭客任務》（The Matrix）中的母體電腦所模擬出來的呢?這樣的議題涉及哲學，就留給讀者思考了。

 

圖一:VR 的始祖── Sensorama。 (Minecraftpsyco, CC BY-SA 4.0, Wikipedia)
 

虛擬實境與擴增實境的演進

VR 的始祖是 1962 年的Sensorama（圖一），它是一個賽車模擬器，坐在上面可以觀看風景，呈現3D的彩色 影片，聽到的是立體音效，此外還配有一個風扇模擬風吹的感覺，而震動的座椅可以感覺路面的起伏，最厲害的是當經過餐廳還可以聞到食物的香味;人的5種感官Sensorama已經滿足了4種，只差味覺沒有滿足，即使 以現今的標準來說，Sensorama是一個很完整的VR模擬。1989年任天堂（Nintendo）推出的威力手套（Power Glove，圖二左），玩家戴上這個手套，可以更直覺地用 手勢來做互動，超音波感測器可以偵測手腕的角度，導電墨水可將壓力轉換為電流的變化，偵測每個手指的彎曲程度，但由於當時支援的遊戲很少，市場反應冷淡。......【更多內容請閱讀科學月刊第594期】