VR 技术的演进、挑战与未来发展机会分析
发表于2016-10-29
2016 年被称为虚拟实境 VR 元年，多款 VR 装置也陆续上市。而在今日的台北国际开发者论坛中也特别开设了「VR 技术的挑战与未来」议题，由台湾虚拟现实科技有限公司首席科学家及墨匠科技股份有限公司执行长王铨彰介绍VR 的发展，以及开发时所面临的挑战。
王铨彰投身于扩增实境（AR）与虚拟实境（VR）领域超过10 年，在7月2日的「VR 技术的挑战与未来」议题中，他带领大家了解VR 技术的演进，探讨目前VR 技术所面临的挑战与问题，并分析VR 未来技术发展的机会。
台灣虛擬現實科技有限公司首席科學家及墨匠科技股份有限公司執行長王銓彰
VR的演进
「其实 VR 从很久之前就开始有了」，他补充，但想法再厉害，如果做不到仍然无法成为一个产业，即使到了现在，VR 还是有很多挑战存在。
他说：「VR 的概念是指利用3D 技术重建虚拟互动环境，并且是具沉浸式的环境，这样才是虚拟实境。自1960 年就有人提出了概念，主张VR 要是利用视角差建立一个浮空影像，且声音要立体、椅子会动，并有电风扇和香味的设计。接着陆续有人研究如何做出更便利的装置，在1980 至1990 年代，NASA 也有了实验性的头盔、耳机、手套等，之后陆续发展出VR Cave，透过半透明萤幕在四周呈现影像等。」
之后，VR 相关技术停止了，直到近年才再次起步，而是什么样的原因让世界变了？王铨彰提出，在停止的这几年间，陆续有了可以透过程式直接将影像呈现出来的GPU、可以算出拟真的材质的Shader、小又具高解析度萤幕的智慧型手机、让业界和学生都可以使用一样工具的高阶引擎、小型电池、跨领域技术整合等种种因素，让VR 技术能再次发展。
VR的挑战
在开发 VR 软体首先需要解决的问题就是「晕眩」。他说：「眼睛是非常敏感的部位；当头往右转的时候，脑部会接收讯号『头往右转』，告诉眼睛两边的肌肉要调整眼睛往反方向做合理的调整，让你的眼睛看到的影像是稳定的，这是『前庭眼反射』，如果没有这样的反应，人就会容易跌倒。一旦眼睛跟大脑的节奏没有跟上，身体就会产生反应，像是透过恶心、呕吐的方式提醒你，你的身体处正处在一个不正常的环境。」
至于如何解决这些，就跟游戏的设定有关系，而在这之前也要了解晕眩有两种状况：第一，当人处在一个稳定环境，但是画面快速跑来跑去，就会有可能很不舒服，如射击游戏；如果画面与眼睛有距离，人可以很容易适应，但当画面就在眼睛前时，就会需要很长的适应力时间；第二，眼睛看到的影像没在动，可是身体却感到晃动，这种就类似晕车、晕船的状况。
他说：「余晕残影会影响人的感受，OLED 萤幕可以减少这样的情况，但是每个单位能放进的pixel 数较低，颜色也较不自然；而LCE 萤幕的颜色虽然较自然，但却要特别去解决余晕残影的问题。而我们公司开发的VR 装置就是选用LCE，以呈现较自然的颜色，并透过Backlight Blinking 的技术，藉由模拟OLED 的主动发光效果解决余晕残影的问题。
第二个 VR 面临的问题是「延迟」，程式需要透过运算将画面呈现给使用者，要如何在最短时间内呈现就是需要去考量的；而王铨彰团队的解决方式是「预测演算」。
而要让影像在很近的萤幕上呈现给使用者，就需要藉由光学系统，但同时也要留意折射率，以整形变形的方式辅助让画面从铜形正常呈现。
VR的未来
他想像，未来在装置里头会有眼睛追踪，可以追踪眼睛的视线目标。他提到，人的眼睛很特别，以中心视线左右的范围，不同的角度能清楚辨识的东西也不同，例如说中心视线5 至10 度的范围内可以容易辨识字体；这眼睛这样的构造来说，在视线中心的影像都会比较清晰，旁边会模糊。若有了眼睛追踪技术，就可以达成多解析度算图，而不像现在只能统一解析度，根据国外的研究数字，这样可以增加 80% 的效能。
另外他也提到，光场影像，透过这个技术可以抓到光的颜色、光照射进来的角度、位置等；虽然目前还有很多挑战，但 VR 还可以持续发展。
