光学技术搭配进阶传感器 VR沉浸式应用体验

自2016年开始，Virtual Reality（VR）相关硬件、软件与解决方案成为市场热门话题，从VR的呈现、内容制作硬件到对应的游戏、软件正逐渐齐备，俨然已形成完整的VR产业价值链，发展态势十分迅猛。

互动VR游戏的使用空间会较一般游戏更大，由于配戴头戴显示器后就看不到周遭空间，部分VR设备需搭配环境传感器避免用户超过缺省游戏范围造成碰撞或跌倒伤害。

VR头戴显示器的实际成像为将原始图象预先差异化处理制造视差效果，同时对光学透镜可能产生的变形失真预先微调图片曲面比例。Google

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市调公司Digi capital在最新发表的分析资料，就能发现VR技术与应用市场的热度，在2016年1~2月，以扩增实境（Augmented Reality；AR）和虚拟实境（VR）的投资额已达11亿美元，相较2015年AR/VR技术应用全球投资额仅6.86亿美元，其增长将近一倍，Digi capital更大胆预估，AR/VR的应用市场规模将在2020年达到1，500亿美元。观察2016年初迄今的市场投资会发现，以AR技术为基础的Magic Leap新创业者，在2016年2月即获得近8亿美元的C轮融资，其余近3亿美元大部分集中在AR/VR解决方案、制作服务、VR硬件装置、其它应用服务等。

AR/VR应用市场中，游戏属较主流的应用项目，而且游戏也是极度考验硬件/软件集成质量的应用项目，即便AR/VR市场持续蓄集爆发能量，但业界在开发能投放市场的VR产品时，仍多项关键瓶颈需突破，从市场、硬件、软件、使用体验各方面都会影响AR/VR产品的市场价值。

VR应用技术成熟 成本优化成为市场爆发点

就技术层面来看，虚拟实境并不是新技术，早在90年代就有相关技术与实作产品释出，而无法进一步开发产品投放市场的关键，就在于VR硬件需求极高、关键的显示技术在重点零件的成本过于高昂，导致VR技术早期仅能提供航天或是高阶产业的VR应用为主，而且当时的显示与播放处理设备亦过于庞大，无法提供简易、低成本、游戏性高的用户体验。现今PC甚至是Mobile平台，成本低廉、效能亦足以因应VR运算所需，关键的传感器、显示器、光学机构等成本大幅压低，已略具发展进阶应用潜力。

VR虚拟实境实际运行的原理，其实可以大略区分行动平台与桌上型计算机平台两种应用形式检视。在行动平台架构的VR应用环境，基本上是运用智慧手机本身搭载的加速度计、陀螺仪、高分辨率显示幕与嵌入式运算平台，加上挂载行动装置与光学透镜组合而成的头戴显示器，即可建构成本相当低廉的VR娱乐环境，而Google在2014年Google I/O也针对VR需求释出开源的Google CardBoard VR眼镜系统，材料费大约仅新台币100元左右即可满足最基本的VR头戴显示器设备需求。

至于桌上型的VR应用，则使用更精密、显示效果更好的头戴显示器，透过桌上型计算机高速运算传输最佳化VR视觉模拟，让呈现效果更接近真实、体验表现更佳，但用户仍需要透过各式电缆线为VR设备接上桌上型计算机，缺点是用户在使用过程中，因为头戴装置采封闭式拨放营造更佳的视觉沉浸体验，用户双眼受限制，自然在使用VR过程极容易因自己的动作导致线缆绊脚受伤，因此使用这类VR设备还要配置一名cable servant协助用户不至于被缆线绊倒。

光学技术搭配进阶传感器 建构完整VR沉浸式应用体验

而VR立体成像的原理，其实是利用双眼的视差产生影像的立体感，至于VR系统的功能在于将影像分别处理成两组略为不同的画面，分别投放于左/右眼呈现，让用户的肉眼感受到如同立体视觉的视差效果进而体验影像的深度感（景深），而为了让极近距的显示屏呈现影像的变形修正，在显示画面还会预先处理桶状变形（Barrel distortion）的画面优化，优化过影像可以恰好抵销光学机构镜片处理的图象曲率，让VR视觉更趋自然。

而进阶的VR设备不光只让图象或是影像立体化，在系统进行播放或是成像的同时，头戴显示器同时可以侦测用户的头部动作，使用加速度计、陀螺仪等取得用户摆头或是上/下抬头的动作与角度，同时实时改变场景的呈现视角，使用几乎与用户头部动作实时变化的立体视角提供更拟真的VR应用沉浸体验，达到身历其境的视觉效果。VR播放设备除可产生逼真的视觉回馈外，更进阶游戏用途的VR设备还结合了体感控制器或感测环境，还可在VR应用系统追加如手部、肢体动作追踪感测，让VR玩家可以进行更有趣的虚拟游戏互动。