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眼前所見不再單純:VR、AR 與 MR 如何形成又有什麼差別? -《VR 來了》

2016 年 08 月 09 日

編按:虛擬實境技術已經從科幻電影邁入實境應用的科技,本文選自該書《VR來了!:第一本虛擬實境專書 VR發展史、當紅產品介紹、未來應用解析》的第一章(超越現實的虛擬實境,究竟是甚麼?),點出如何搞清楚智慧眼鏡當中的 VR、AR 和 MR 三者之間的差異?想實現虛擬實境、擴增實境和介導現實,又需要依循什麼模式來運行?

擴增實境:在現實空間上疊加全新內容

相較 VR,擴增實境(AR)是相對容易被誤解的,因為它不是單純被創造出來。

所謂現實,就是我們肉眼看的、耳朵聽的、皮膚感知的、身處的這個世界。廣義地說,在現實的基礎上利用技術增添一層相關的、額外的內容,就可以被稱為擴增實境。舉個例子,在電影《鋼鐵人》(Iron Man)中,無論是從鋼鐵人的盔甲中看到的各種複雜的計算數據,還是強大電腦所呈現的立體圖像,都是擴增實境技術。

擴增實境目前的重點和困難點就是在現實空間疊加顯示新內容。引用 Oculus 首席科學家麥可‧亞伯拉什(Michael Abrash)的話

「VR 是假的,一切都是假的,但是盡量讓你的感受是真實的;AR 不完全是假的,或者說 AR 是半真半假的,是結合真實存在的場景並加入了某些虛擬物體,同時提供動態顯示效果的技術,是在真實物體上加上一些不真實。」

基於擴增實境技術可以透過虛實結合呈現在用戶面前,進而達到查詢、蒐集訊息、定位等多種功能。擴增實境所呈現的場景和畫面更為貼近真實,所以用戶可以利用該技術在真實和虛擬的場景中,實現更多的互動。

雖然虛擬實境和擴增實境的英文名稱中都有「現實(Reality)」,但是兩者的技術核心卻有很大的不同,AR 需要將「資訊」與現實場景進行結合,而 VR 的核心則是運算技術。我們身處的現實世界十分複雜,即使僅僅是視覺上,要模擬起來也並不簡單。例如,一個 3D 的空間,用戶可以控制視線的前後上下左右移動,但這只是基本,因為在現實世界中,人會在擺動頭部的同時轉動眼球,再加上腳步的移動,模擬起來將是十分複雜的運算過程。

在維基百科上有這麼一段定義:「1994 年保羅‧米爾格拉姆(Paul Milgram)和岸野文郎(Fumio Kishino)提出了現實到虛擬連續系統(Milgram’s Reality-Virtuality Continuum)。他們將真實環境和虛擬環境當成兩個極端,位於它們中間的被稱為「混合實境(Mixed Reality)」。其中靠近真實環境的是擴增實境,靠近虛擬環境的則是擴增虛境。」

MR、 AR 與 VR,別再傻傻搞不清楚

人文智能(Humanistic Intelligence,HI),由可穿戴電腦之父,加拿大多倫多大學的史蒂文‧曼恩教授(Steve Mann)於 20 世紀 90 年代提出。

HI 的重點在於「人機共生」。傳統的「人機交互(HCI)」指的是把人跟電腦切分成兩個獨立個體,人透過滑鼠、鍵盤、耳機、觸控式螢幕等來達到與電腦之間的互動。但「人機共生」則是把電腦與人視為一個整體,建立在 HI 論述上的智慧眼鏡,形同於人的第 2 個大腦,輔助配戴者進行思考與決策。

HI 描述的是「零距離」的人機關係,所以 HI 的實現就需要人與機的緊密結合,而所有人機交互中,智慧眼鏡可以把需要傳達的資訊量實現到最大化。從大方向來說,實現 HI 所需的系統有 3 種運作模式:

1.恆定模式(Constancy):系統必須持續地運作,可以進入睡眠狀態,但不能關機,處於待機狀態的運作模式,就像我們使用手機的習慣,被稱之為恆定性。恆定模式是智慧眼鏡的第一步,從而才能做到人機隨時互換訊息,共同作業。

2.增強模式(Augmentation):人機交互的傳統觀點是把計算(Computation)本身作為最主要的任務;然而,HI 的觀點是把計算融入其它更重要的任務中。實現增強模式的應用有一個特點,就是人在用電腦的同時,還在做一件別的事情。而這件對於電腦來說的「另外的事情」,通常才是這個人機共同體的主要任務。

恆定模式VS增強模式

 

這就像是我們在使用導航,主要的視覺來自於路面,導航顯示的途徑只是視線範圍的一個角落,另外再加上語音輔助。從導引路徑的結果來看,電腦所規劃的路徑並非唯一方案,駕駛如果要選擇其它路徑,電腦就會重新規劃路線,人可以同時接受來自真實環境與虛擬圖像的信息,人腦與電腦之間的模式,就實現了增強模式。

3.介導模式(Mediation):當上述 2 個模式可以被某種系統實現之後,這個系統可以透過介導模式將人機更緊密地結合。電腦在此時輸入和輸出就和人的感知和運動無縫地連接在一起了。就如同智慧眼鏡,使用者看到的是自然環境與數位資訊的整合,但配戴者很難分辨他所看到的東西,哪些是真實環境,哪些是電腦生成,這樣的視覺讓人的感官得以接受更多的資訊,感受更為強烈,增強了人類視覺接受資訊的能力。

介導模式

綜上所述,HI 的 3 個模式是可以並存於同一個系統之內的。對於人來說,聽覺和視覺訊號是可以數位化的,而視覺所能傳遞的信息量遠比聽覺要大很多。因此,電腦的交互發展會以視覺為主導。在智慧眼鏡當中的概念 VR、AR 和 MR,即虛擬實境、擴增實境和介導現實的實現也必須以上述 3 個模式來運行。

HI的3個模式並存

如果更簡單地說明這 3 者之間的關係,可以這樣理解:

VR 是純虛擬數位畫面(Pure Virtual Digital Image),而 AR是虛擬數位畫面加上裸眼現實(Pure Virtual Digital Image + Naked-Eye Reality),MR 是數位化現實加上虛擬數位畫面(Digital Reality + Pure Virtual Digital Image)。

從概念上來說,MR 與 AR 更為接近,都是一半現實一半虛擬影像,但傳統 AR 技術運用稜鏡光學原理折射現實影像,視角不如 VR 大,清晰度也會受到影響。MR 技術結合了 VR與 AR 的優勢,能夠更好地將 AR 技術展現出來。

可以說,AR 和 VR 技術都是 MR 的子集合,一副 MR 的眼鏡可以做 AR 和 VR 的事情,AR 的眼鏡可以做 VR 的事情,而 VR 就是 VR。

 

VR-來了

封面圖片來源:Akhilesh Ravishankar @flickr , CC 2.0

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