台湾科技大佬探讨VR技术的演进、挑战与未来发展

怒曜雷霆

　　2016年被称为VR元年，多款VR装置也陆续上市。而在今日的台北国际游戏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。



　　王铨彰投身于现实增强（AR）与虚拟现实（VR）领域超过10年，在今日的“VR技术的挑战与未来”议题中，他将带领大家了解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。

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，这样才是虚拟现实。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图像，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，透过半透明屏幕在四周呈现图像等。”



















　　之后，VR相关技术停止了，直到近年才再次起步，而是甚么样的原因让世界变了？王铨彰提出，在停止的这几年间，陆续有了可以通过程序直接将图像呈现出来的GPU、可以算出拟真的材质的Shader、小又具高分辨率屏幕的智能手机、让业界和学生都可以使用一样工具的高端引擎、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软件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，脑部会接收信号‘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，让你的眼睛看到的图像是稳定的，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，像是通过恶心、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，人可以很容易调节，但当画面就在眼睛前时，就会需要很长的调节力时间；第二，眼睛看到的图像没在动，可是身体却感到晃动，这种就类似晕车、晕船的状况。





　　他说：“拖影会影响人的感受，OLED屏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屏幕的颜色虽然较自然，但却要特别去解决拖影的问题。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，借由模拟OLED的主动发光效果解决拖影的问题。”









　　第二个VR面临的问题是“延迟”，程序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察的；而王铨彰团队的解决方式是“预测演算”。









　　而要让图像在很近的屏幕上呈现给使用者，就需要借由光学系统，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，在视线中心的图像都会比较清晰，旁边会模糊。若有了眼睛追踪技术，就可以达成多分辨率算图，而不像现在只能统一分辨率，根据国外的研究数字，这样可以增加80%的性能。









　　另外他也提到，光场图像，通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。