增添吸睛新亮点 智能手机掀VR设计风

2016-05-30 18:57:45来源: 新电子
    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,亦开始在智慧型手机中增加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
[@B]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硬体装置,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慧型手机的运算或萤幕功能方可使用。  

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”。前者必须连接智慧型手机使用,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,更将手机直接当作萤幕使用。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硬体输入设备透过辨识功能,将讯号传输至硬体处理器与软体操作系统,经运算处理后,硬体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、触控萤幕、全景摄影与体感设备等;而输出设备则包括:萤幕、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萤幕,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的萤幕,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。  

在上述提及的硬体配备以外,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、萤幕解析度、萤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萤幕、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。  


[@B]VR主要应用领域分析 [@C] 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,以及可将智慧型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慧型手机搭配的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,从智慧型手机设计朝VR化着手,是系统厂商可以考虑的进路之一。  

全球智慧型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。历来智慧型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慧型手机的设计趋势。  

从市场面而言,纵使智慧型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年全球智慧型手机出货量达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。也因为智慧型手机市场规模庞大,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)晶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。  

关键字:智能手机  VR设计

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2016053054372.html
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