虛擬實境技術與應用-微學分課程

剛進入實驗室，指導教授建議碩零學生要參加老師自己開的「虛擬實境技術與應用」，共五天課程，我想是老師會文獻回顧虛擬實境的技術。

《第一天》

體驗者發現自己在虛擬實境環境中移動時，而大腦內的半規管(semicircular canals)卻發現身體本身沒有動，就會發出訊號這訊號就是動暈症(Motion Sickness)。

虛擬實境的程度分為四種：
1.真實世界(Reality)：所有的資訊都是來自真實世界
2.擴增實境(Augmented Reality)：資訊會疊加在真實世界
3.混和實境(Mixed Reality)：某些真實資訊會被修改
4.虛擬實境(Virtual Reality)：完全虛擬化的內容

第一位發明虛擬實境的人是Ivan Sutherland於1965年將電腦繪圖放在頭戴顯示器中。

在1998年虛擬實境技術破滅，但在2016再次崛起，其中原因為二：

1.頭戴顯示器的解析度(Resoulation)提升

2.追蹤技術(Tracking)提升

HTC Vive的追蹤技術為Light House，每個定位器會週期性的以兩軸方式掃過雷射(Laser)，而手把和頭盔(HMD)上的凹點則會計算接受雷射的時間差，藉此判段裝置位置。

HTC在未來可能會投資將表情偵測和思考計算放入Vive中。

開發VR的方式有兩種：

1.原生虛擬實境(Native VR)：Unity, Unreal Engine

2.網頁虛擬實境(Web VR)：A-Frame(Mozilla support), ReactVR(Facebook support)

手機再執行WebVR時要仰賴IMU(Inertial Measurement Unit)九軸硬體支援，以降低陀螺儀、加速計、磁力儀。Oculus內建6 DOF的IMU及GearVR。

《第二天》

推薦兩本書籍：

1.The VR Book: Human-Centered Design for Virtual Reality

Book by Jason Jerald

2.VIRTUAL REALITY By Steven M. LaValle.

Japan Telesar V。當人們帶起HMD時，看到的是另一個機器人的現實視覺，藉此可以操控現實物件，此技術稱為Tele-Exist。

2012年VR的崛起是在Oculus Rifit上，有兩個因素：

1.螢幕成本下降

2.群眾募資盛行

Stereoscpoe立體視覺

XR稱為可移動的虛擬實境

〈電腦線圈〉為一部日本動漫，詳細的表達未來被世界皆由眼鏡來呈現，卻有錯誤(Bug)產生而主角需要去修正這個錯誤。

《第三天》

交通大學資訊工程系的計算機圖學和電腦視覺很強。

Normal touch and texture touch by Microsoft 2016

Hominculus呈現的是人類較敏感的地方：手、嘴、額頭。

觸覺的要素：

1.接觸(Touch)

2.壓力(Press)

3.冷(Cold)

4.熱(Hot)

對觸覺研究的要點通常為：

1.接觸(Touch)：表面回饋

2.壓力(Force)：肌肉回饋

壓力(Force)的回饋指的是該物體硬的硬度，也就是肌肉施力時會有力的回饋。

Impacto：利用EMS(Electrical Muscle Stimulation)控制肌肉，達到觸覺的模擬。

虛擬實境的應用通常在於兩個地方：

1.教育

2.訓練

《第四天》

創造這個世界的四個職業：

1.藝術家(Art)

2.科學家(Scientist)

3.工程師(Engineer)

4.設計師(Design)

虛擬實境的難題：User Interaction

Gulf of Execution：完成目標所要操作的次數。

Interface設計因素：

1.Performance：效率

2.Usability：可學性

3.Usefulness：聚焦於任務

WIMP：Windows Interaction Menu Position傳統2D的UI設計。

普遍三維互動事件：

1.物件互動(Object Interaction)

2.導航(Natigation)

3.系統控制(System Controller)

使用虛擬實境的視角：

1.Exocentric：上帝

2.Egocentric：第一人稱

推薦書籍：

1.3D User Interfaces: Theory and Practice

Book by Doug A. Bowman, Ernst Kruijff, Ivan Poupyrev, and Joseph J. LaViola

《第五天》

String Walker：利用三條線讓人可以在虛擬實境中行走。

Haptic Turk：利用人與人的互動設計達到模擬環境。