遊走於虛實之間 擴增實境互動技術產學聯盟

 
2017/06/20 涂煥昌 | 特約文字編輯     543
 

2016年夏天,日本老牌電玩「任天堂」公司,發表一款名為「精靈寶可夢GO」(Pokemon go)的手機遊戲,結合了「位置服務」與「擴增實境」兩種特色,一推出便廣受消費者歡迎,風潮迅速席捲全球。這種遊走於「虛擬」與「真實」之間的技術應用,未來將會藉由各種行動,或穿戴式的電子裝置,帶給我們截然不同的體驗。

 

AR與VR

 

談及「擴增實境」(Augmented Reality, 簡稱AR),多數人或許不太熟悉,但是說到「虛擬實境」(Virtual Reality, 簡稱VR),絕大多數人就會有感覺了;其實,「AR」與「VR」就像是孿生兄弟般,兩者相似程度頗高,所以經常被混淆。

 

大家較熟悉的VR,其實是一個能呈現「純粹虛擬」的技術,它通常是透過某種穿戴型的裝置,讓使用者能「沉浸」在某個虛構、非真實的情境當中。基於這個沉浸的特色,VR技術最常被應用於高度娛樂性質的電玩遊戲中,也因此較廣為人知。

 

至於「AR」,其實是「VR」的再擴大版,亦即在可見的真實場景中,又多加入一些「虛擬資訊」以茲輔助;當前的技術趨勢,是透過某個「載具」(例如:眼鏡),讓使用者在看見真實影像的同時,也能看見「虛擬」的輔助資訊。

 

清華大學工業工程學系的瞿志行教授,領導著來自清大、交大、台科大、北科大與國網中心的一群專家,成立了「擴增實境互動技術產學聯盟」,以此技術為本,期能透過不同形式的AR創新性應用,對國內中小企業在轉型或技術升級上有所助益。

 

由螢幕到眼鏡的AR

 

「在未來,AR的應用會比VR寬廣甚多。只是,目前AR受到『載具』功能發展不足之苦,而備受限制」,瞿教授如此分析。AR目前在內容呈現的方式上,大約可分兩種方向:一是屬於「直接觀看」的模式,外觀可能像是「螢幕」(monitor);另一種則以「看穿」(see through)性質為主,透過類似「眼鏡」的穿戴式裝置來實現。

 

以「螢幕」為主的形態,除了「精靈寶可夢GO」這類遊戲之外,目前還常見於博物館、美術館或是公共交通場所的導覽系統,例如,把智慧型手機鏡頭正對展覽品,透過特定app的輔助,螢幕上除呈現面前物體的影像外,還羅列著「虛擬」的解說資訊在一旁,幫助參觀者可即時認識作品。另外,若是身處陌生的機場或是車站時,利用手機的「定位服務」、「地圖資訊」與特定的app功能,便可透過螢幕即時顯示附近的重要地標與方向,旅客參考這些資訊就能作正確、迅速地移動。這些都是利用AR技術,將有用的虛擬資訊,即時疊加在真實影像上的最佳應用。

 

另一種以「眼鏡」為載具的應用模式,最令人期待的便是「Google」發表的「Google Glass」:那是一種外型與一般眼鏡相似,但在鏡架角落搭載有「微型電腦」與「投影」裝置的特製眼鏡;使用時,配戴者可同時看見現場的真實景物,以及被投射在鏡片上的虛擬資訊。瞿教授表示,這種以「第一人稱」視角為特點的形式,未來應該會是 AR載具的主流。目前,由於諸多技術瓶頸的限制,Google公司已終止「Google Glass」的產品線,但包含Apple在內的一些科技龍頭大廠,卻仍積極地投入相關的研發中。

 

從遊戲機獲取靈感

 

瞿教授主持的這個聯盟,「擴增實境」與「互動技術」是其中兩大特色。他半開玩笑的解釋,這一切的起源,都肇始於當初在接觸「X-box」的「Kinect」時,所萌生的靈感。「Kinect」是一種即時性「深度感知」的裝置,用於擷取人體關節運動的資訊,若結合此訊號與遊戲機,便可透過遊戲去呈現體感互動的效果。瞿教授當初認為,這種以即時性「深度感測」為基底的互動技術,應該可以應用在工程與商務領域,如果再結合「擴增實境」概念,便有機會發展為高創新性的互動技術了。

 

「擴增實境互動技術產學聯盟」其實是一個橫跨了多種專業領域的知識平台,聯盟核心成員的專長,涵蓋了「互動設計」、「電腦視覺」、「三維追蹤辨識」、「電影特效」、「使用者經驗」、「物聯網」、「人因工程」等不同的領域。瞿教授分析,AR是一種高度整合性的應用技術,可以發展的領域繁多,創新突破的機會也大;也因此必須彙集多方人才,才能發展出真正具實用性的新技術或產品原型。

 

虛擬的資訊 真實的應用

 

目前由於AR硬體「載具」的發展前景未明,故「擴增實境互動技術產學聯盟」的發展重心,即先針對相關的「應用軟體」技術來規劃發展。瞿教授表示,目前聯盟發展較為成功的商務應用為「商品展示」,特別是「虛擬試、穿戴」的功能;從眼鏡、鞋子、飾品、甚至是服裝,都可以透過AR技術,產生新穎的互動體驗。

 

以往,我們要購買新鞋、眼鏡或首飾時,都必須到實體店面去挑選喜愛的款式,再透過實際試穿,來確認物品穿戴在身上的風格、樣貌與搭配性是否合適。如今透過AR技術的輔助,可以不必受限於實體店面商品的種類,或是試穿時間的限制,即可以安逸的在家裡先透過特定裝置去比較、挑選後,再前往店面試穿真正有興趣的商品。實現線上與線下結合,所謂新零售的消費概念。

 

再以試穿鞋子為例,瞿教授的團隊已成功開發出一套名為「FiFeet」的試穿系統原型機:這是一個整合了「足部量測」、「鞋楦篩選」、「擬真三維模型」與「虛擬試穿」的多功能廣告機。透過此一裝置,消費者可先對雙腳進行3D細部掃描,經鞋楦資料庫的篩選,找出「舒適」與「合腳」的鞋款;然後再瀏覽此一目標的鞋款,選擇中意的設計,再藉由AR技術,顯示出消費者穿上這雙鞋子後的模樣;由於是採用即時性,無標記三維追蹤技術,所以消費者當下做出的任何動作,「虛擬」的鞋子都能「服貼」於腳上,如同真實穿上般的逼真,如是方便消費者可「親眼確認」,並做出購買的決定。

 

瞿教授表示,上述這樣一個簡單的應用,其實系統背後需要整合多種的專業技術:如初期的3D掃描與鞋款篩選,便須要有「掃描感測技術」與「人因工程」的技術;把指定鞋款,能「虛擬穿著」在消費者腳上,並且即時顯示,便需要「影像特徵辨識」、「高擬真渲染繪圖」、「攝影測量學」、「3D建構模型」、「及時深度感測與遮蔽」等多項領域的即時整合。甚至,在試穿之後延伸的「客製化」、「訂購」等流程,也需要「電子商務」技術的相關支援。

 

傳統產業的另類幫手

 

「擴增實境互動技術產學聯盟」是一個能提供AR應用技術的平台,任何有AR/ VR需求的企業,都歡迎參與合作與交流。值得一提的是,面對這類新穎的資通訊技術,聯盟的廠商會員之中,卻有很多是傳統產業的公司,或是中小企業,他們都希望能透過導入AR/ VR,提高公司的競爭力。瞿教授特別分享了一個案例:台中某個製造大型車銑複合機的廠商前來尋求AR/ VR的新應用;經團隊的協助後,終於發展出一套「五軸車銑複合加工機展示平台」,其透過VR/AR模擬工具機的操作,可隨時顯示機台的各項功能,解決了傳統上業者常需搬運實體機具參展的麻煩,因之成為國際行銷的利器。

 

AR/VR的應用其實相當廣泛,並不僅限於遊戲與娛樂產業;在日常生活、工程、商務與行銷等領域,皆具有相當多的機會,跨領域合作實為成功的關鍵。但在AR 硬體「載具」發展尚未成熟之前,宜先從軟體的「應用」層面著手,以「輔助」與「加值」的角度去思考開發,應該是當前可著力之處。

 

註:瞿志行教授研究團隊獲科技部106年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:高擬真擴增實境互動技術(2/2),執行期間:2017/02/01~2018/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。