VR设备与技术分析 智能手机掀VR设计风

　　2016年被视为是虚拟实境（VR）应用元年，各大科技厂如Facebook、宏达电、索尼（Sony）、三星（Samsung）、乐金（LG）与Google等皆积极抢进，除推出头戴式VR显示装置外，亦开始在智能手机中增加VR影像处理功能，期吸引更多消费者目光。

　　

　　资策会MIC产业分析师韩文尧

　　增添吸睛新亮点　智慧手机掀VR设计风［@C］ 2016年被喻为虚拟实境（VR）元年，各大科技厂商包括Facebook、宏达电（HTC）、索尼（Sony）、三星（Samsung）与Google 等，皆持续展现进军VR领域的决心，不仅推出VR硬件装置，也针对平台、内容与通路等上下游产业链进行布局。

　　VR市场也出现了高中低阶不同的产品，高阶VR头戴式装置必须搭配高性能的电脑或游戏机，中低阶的VR体验，则是头戴式装置结合智能手机的运算或屏幕功能方可使用。

　　各大厂推出之VR头戴式装置，可依便携性分为“移动式”与“固定式”两大类。

　　移动式系指不须外接线路至某一固定式的运算装置，如个人电脑或游戏机的头戴式装置，使用者戴上后仍可移动、不受空间限制；固定式则指因须外接线路至上述固定式装置，戴上后仅能在一定范围内移动。

　　进一步细分其次分类，移动式VR包括“VR眼镜”与“VR一体机”。前者必须连接智能手机使用，透过手机的运算及应用程式来提供虚拟实境内容，再藉由头戴 装置呈现于使用者眼前，其中部分不仅让手机提供运算，更将手机直接当作屏幕使用。VR眼镜必须在手机与装置有高度相容性时，才有较佳的体验。

　　VR体验技术分析

　　不同VR头戴装置因采用技术不同，将影响VR的沉浸感受。以下将从VR装置的运作机制与技术项目分析，比较当前移动式与固定式VR头戴式装置的体验落差。

　　完整VR体验之运作机制

　　VR 体验过程可分为“输入”与“输出”两部分。VR硬件输入设备透过辨识功能，将讯号传输至硬件处理器与软体操作系统，经运算处理后，硬件输出设备再将讯号输 出至人体感官，讯号在此来回完成传输回圈（图1）。 上述之输入设备包括：视觉捕捉系统、麦克风、手把、触控屏幕、全景摄影与体感设备等；而输出设备则包括：屏幕、环绕音响、耳机与物件震动等。当前VR头戴 式装置可作为输出之屏幕，其中如Samsung Gear VR这类移动式VR眼镜，除了同样内建头部追踪、眼球追踪外，主要是透过装置侧边的触控键来进行输入。

　　

　　图1　完整VR体验之运作机制示意 资料来源：资策会MIC（3/2016）

　　而Oculus Rift VR、HTC Vive VR这类固定式VR头盔，则因运算性能较佳，另配有手把、定位追踪器等作为输入配备。然而不论是哪一种类型，凡是外接愈多输入与输出设备，都将使延迟的现象加剧。

　　Oculus Rift VR设备与技术分析

　　此处将以Oculus为例，往下探讨相关设备及其技术项目。

　　首 先，在头戴式装置的部分，Oculus连接了可稳定传输影像讯号的缆线，并配有解析度2，560×1，440、更新率60Hz的屏幕，以及镜片、传输线插 孔等。此外，头戴式装置也内建多样重要元件，如加速度计、陀螺仪、磁力仪等。在音效方面，头戴式装置上有一可拆卸的耳机，使用了头部关联传递函数 （Head-related transfer function， HRTF）的技术，结合头部追踪，可创造出3D立体音效。

　　在头 戴式装置之外，Oculus提供的配备包含定位追踪器、游戏手把与控制器。定位追踪器透过侦测头戴装置上的LED来追踪使用者的位置，已可支援360度视 角。游戏手把除了支援Xbox One无线手把外，Oculus亦推出自家的手把Oculus Touch，设计概念是将游戏手把一分为二，因此可在虚拟空间里伸展与做出手势的动作，提供较单一手把更全方位的沉浸VR体验。同样作为输入装置的尚有 Oculus Remote，可操作上下左右、首页、退回、音量等功能。

　　在上述提及的硬件配备以外，为了让资讯能够顺畅地在定位追踪 器、头戴装置、电脑与软体间来回传输，Oculus也花了不少心力在回馈回圈（Feedback Loop）的开发上，用以进行亮度、对比、高度等数值的校正。而且，Oculus也在软体上建置了专属的入口操作介面Oculus Home，使用者可在里头看见可取得的游戏与内容，以及和同在线上的社群朋友聊天，电量与开关切换也都包含在内。

　　固定/移动式VR头戴装置体验比较

　　当VR体验的沉浸感不足时，容易造成晕眩。影响沉浸感的几个重要因子包含：视角、屏幕解析度、屏幕更新率与延迟速度。目前业界的基本指标为：可视角200度、4K屏幕、更新率100~120Hz、19.3毫秒延迟，可视为成熟的技术标准。

　　目 前固定式与移动式VR装置皆仍有大幅进步空间，先暂且不论当前发展较不成熟之VR一体机，同属移动式的VR眼镜在上述几个项目皆远不如固定式的VR头盔， 因此其晕眩感必然更为严重，且在其性能无法负荷更多输入或输出设备的状况下，完整VR体验也无法在VR眼镜上实现（表1）。虽然如此，VR眼镜可达成之体 验项目，其实已可应用于众多非游戏类别的场域。

　　

　　VR主要应用领域分析  VR主要应用领域分析

　　VR除了过去运用于军事、航空与游戏外，目前更衍生出多元应用。以下将针对教育、汽车、旅游、影视娱乐、个人社交、新闻以及医疗等七大面向分析现有之应用范例。

　　在 教育领域，VR可作为一种文化桥梁，并增进学生对学科的理解。提供VR教学内容的公司如zSpace、Alchemy VR与Immersive VR Education等已设计许多课程，例如历史课程，透过VR来建构空间模型，重现历史与自然景观，让学生亲身体验历史事件。在自然科学领域，VR也可让 学生与环境、动物等产生互动，提升对课程的专注与理解。Google于2015年启动了探险先锋计画（Expeditions Pioneer），透过在数以千计的学校中发放工具包，将VR带入校园。工具包的内容有指挥用的平板电脑、无网路仍可使用的路由器、可进行虚拟旅行的图书 馆，以及可将智能手机变为头戴装置的Google Cardboard。

　　在汽车领域，许多车厂如MINI、Infiniti、 Porsche皆尝试拍摄VR 360度的影片，应用新科技方式进行导览，来增强其创新的品牌形象。此外，VR已可应用于车辆的研发测试、销售与驾驶培训等流程中。Ford汽车于 2014年成立之“福特沉浸式车辆环境实验室”，让员工运用VR来模拟各种设计的优劣，以测得最佳设计版本。而Audi也和Oculus合作推出了一项 VR选车服务，客户可以浏览并感受自己坐在Audi旗下所有车款里的真实场景。Toyota则和Oculus联手推出一个针对青少年的VR驾驶模拟器 “TeenDrive 365”，运用多样情境来锻炼专注驾驶的能力。

　　在旅游领域，运用VR进行景点导览，使用者可藉此过程来选购自己想要的旅游行程，一方面可提升消费意愿，另一方面则是提高消费者的决策品质。在热门景点之余，若往下串接产业链，与饭店、旅客服务中心、在地人旅游体验等合作，可逐步发展为新旅游电子商务平台。

　　在 影视娱乐领域，VR可为内容创造更真实与独特的体验，因此好莱坞电影公司皆积极投入，而Oculus、Samsung与HTC等大厂也纷纷设立VR的影视 内容制作部门，甚至Oculus也与纽约大学合作，教授如何将VR用于电影拍摄。2015年时，《绝地救援（The Martian）》便让粉丝戴上VR头戴装置，感受自己身处火星之上的感觉。此外，运用VR制作直播节目的公司也相当被看好，如NextVR便于2015 年直播了总统辩论与NBA球赛，企图让使用者戴上头戴装置，便彷佛置身现场。又如VR公司Jaunt也曾在2014年上线一款Android应用，让使用 者运用Google Cardboard就可观看虚拟实境场景下的Paul McCartney演唱会。

　　在个人社交上，无疑是 Facebook致力达成的应用。2015年，Oculus便在Facebook的推动下，发布了一款社交应用原型，使用者可与朋友相约在一虚拟的社交剧 场观看影片与交谈。而在今年三星的发布会上，Facebook执行长Zuckerberg也宣布成立一支名为社交VR的团队，致力探索人类如何利用VR技 术来进行沟通。循着人际交流的多元样貌，这也启发了诸多想像，比如使用者可在一分钟内，与远在千里外的好友见面，甚至坐在对方家中用餐。

　　在 新闻领域，VR将重现新闻场景，改变新闻的叙事方式，并带给阅听者独特的视角，强化感受新闻事件的同理心。2015年，纽约时报即宣布与Google针对 VR应用展开合作，期间Google分送了超过100万个Google Cardboard给纽约时报的订户，让纸本、数位订户都能观看纽约时报制作的虚拟实境新闻纪录片《流离失所（The Displaced）》。

　　在 医疗领域，VR可用于急难救助演习，相对可节省更多时间与人力。史丹佛大学医学院便曾进行相关研究，发现VR组与传统训练组的成绩并无显着差异。此 外，VR也可用于模拟医疗而达到更好的教学成效。如同在新闻领域的应用，VR让医护人员体会精神病患的处境而更具同理心。目前甚至也有所谓的虚拟实境治疗 法（Virtual Reality Exposure Therapy），藉由模拟场景让焦虑或恐慌症病患逐步找到因应的方法。在降低创伤后压力症候群，或是缓解疼痛的部分，研究上都已显示出VR的助益。

　　针对游戏或企业端的应用，特别重视高品质的体验，目前仅固定式VR装置可满足其规格与体验要求。而移动式的VR眼镜，其便携性与价格在大众市场上具有相当大的优势，在如影视娱乐或教育等消费性应用仍有一定市场利基。

　　VR手机开发方向探索

　　近 年无线网路与行动装置的长足发展，使“行动性（Mobility）”成为消费性科技应用的本质之一。观察Google Cardboard虽然体验不如Ouculus等产品，但仍因其低价有趣而热销，预测未来不受空间限制的移动式VR装置，将有机会成为下一代设计发展的目 标。

　　VR一体机由于是专门为VR应用设计开发，其规格或是体验上将优于与智能手机搭配的VR眼镜，将会成为未来高阶VR装置的代 表。然目前由于运算能力、电池与体积等限制，能同时符合高运算效能与轻便性之VR一体机尚未问世。因此短期对移动式VR来说，推广以中、低阶市场为主的 VR眼镜，从智能手机设计朝VR化着手，是系统厂商可以考虑的进路之一。

　　全球智能手机产业已经进入成熟期，产品规格大部分业已进 入标准化，品牌厂商难以设计突破式创新来吸引消费者。历来智能手机设计追求的主要标竿也不断转移，2012年追求轻薄机身、2013年追求高解析度面 板、2014年电容按压式指纹辨识到2015年则是纳入压力触控设计。2016年随着VR热潮兴起，“VR手机”亦将有机会带动下一波智能手机的设计趋 势。

　　从市场面而言，纵使智能手机市场已进入成熟期，然而其仍为全球出货量最大的单一科技终端消费产品。2015年全球智能手机出 货量达14.3亿支，2016年则预估出货可达15.1亿台。其市场规模仍超越笔电、桌上型电脑、平板电脑与游戏主机的总和。也因为智能手机市场规模庞 大，因而为其开发的新技术与新零组件若能纳入部分品牌厂商的设计中，假设一年仅5%的渗透率亦有7，500万支的出货量，其规模经济已足够带动某一上游产 业之发展，如过去的NFC、指纹辨识IC等，故可增加上游厂商的投入意愿。

　　从内容面而言，高规格的VR电影或游戏，开发成本相对较 高，制作时间也较长，因此内容供给量方面较为少，无法满足使用者对丰富内容的需求。目前Facebook力推的社交化、Google主导的低价化，加上各 类消费型360 VR摄影机纷纷问世，未来VR的内容不仅限于企业开发，将有机会仿效YouTube带动的个人创作者风潮，由消费者自制生产影音内容，或是VR直播互动， 带来大量且低成本的VR内容。为了使社交化得以实现，中低阶VR装置产品线有其存在的必要性，价格较为亲民的移动式VR装置，是促使其发生的重要关键。

　　产 品设计面而言，VR手机的规格，可以将固定式VR装置作为标准。因此在处理器方面，对图形处理器（Graphic Processing Unit， GPU）的要求会更高、面板解析度为达到单眼2K的需求，也会朝向4K发展；同时为了更好的画面更新率（Refresh rate）与可视角，亦可驱动AMOLED的需求。

　　除了视觉，在听觉上要呈现身历其境的效果，也会带动无损音乐格式、数位类比转换器 （Digital to Analog Converter， DAC）芯片及多声道技术的发展。为了整体装置的轻量化，重量较轻的聚碳酸酯材料亦可能成为VR手机机壳首选的材料。在输入方面，头部追踪、眼球追踪等感 测技术，与外部输入装置如手套或可遥控的小型可携设备如智慧戒指等，都有机会未来纳入整体设计当中。