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2019-06-02以假亂真,虛實難辨—虛擬實境 594 期

Author 作者 楊茂村/美國賓州州立大學電腦科學 博士,東華大學資訊工程系 教授,研究領域為電腦視覺、 擴增實境及學習科技。

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】