幼兒好習慣(電子書)

擴增實境


虛擬與實境的無限延伸


撰文／費納（Steven K. Feiner）


翻譯／吳鴻


10年後，電腦使用者介面會是什麼模樣？如果我們根據現有的系統來推測，高解析度顯示器會快速增加是顯而易見的：從小巧的手持式或腕戴式裝置，到嵌進書桌、牆壁或地板內的大型螢幕，這類顯示器無疑會變得隨處可見。但我和許多其他電腦科學家都相信，一種完全不同類型，稱為「擴增實境」（augmented reality, AR）的使用者介面，對未來電腦的發展以及我們與電腦的互動，都將有更深遠的影響。


AR指的是會把虛擬資訊加到使用者感官知覺上的電腦顯示器。大多數AR研究都集中在「透視」裝置，通常戴在使用者的頭部，把圖像和文字加到使用者觀察周遭環境所產生的畫面上（虛擬資訊也可以是其他的感官形式，例如聽覺或觸覺，但本文的討論重點是視覺的強化）。AR系統會追蹤使用者頭部的位置與方向，好讓疊上去的東西能對準使用者看到的世界。透過這種稱為「登錄」的程序，繪圖軟體可以加上一些東西，例如把一個三維的茶杯影像放在一個真實的碟子上，而且隨著使用者在房間裡走動，還要讓這個虛擬茶杯固定在那個位置。AR系統採用某些和虛擬實境（virtual reality, VR）一樣的硬體技術，但其中有一項根本的差異：VR企圖取代真實的世界，而AR卻是在實境上擴增資訊。


試想想，AR可能普遍到什麼程度？修理技工在檢查設備的故障部位時，可以看見一些重點式的說明，指出哪些零件需要檢查。外科醫生只要檢視即時的內臟超音波掃描，就能看到等同於Ｘ光照出來的影像重疊在病人身體上。消防隊員可以看見失火建築物的格局，避開原本看不見的危險因素。士兵透過無人偵察機傳來的資訊，就能看見敵方狙擊手的位置。觀光客沿著一條街掃視過去，就能看見這一區每家餐廳的風評。電腦遊戲玩家可以一面和幾頭三公尺高的異形交戰，一面走路去上班。


在正確的時間、地點取得正確的資訊，正是所有這類應用程式的關鍵。諸如Palm和Pocket PC等個人數位助理（PDA），利用無線網路與持續追蹤手持裝置的全球定位系統（GPS）接收器，就可以適時提供資訊。但是，AR特別的地方在於呈現資訊的方式：不必使用獨立的顯示器，而是和使用者的感官結合。當使用者的注意力在真實世界與電腦螢幕間來回切換時，這種介面可以讓他所花的額外心力減到最少。在AR裡，使用者看到的世界簡直和電腦介面合而為一了。


雖然AR聽起來好像很科幻，但研究人員製作原型系統的歷史早已超過30年。1960年代，電腦繪圖先鋒蘇澤蘭（Ivan Sutherland）和他在哈佛大學與猶他大學的學生，早已開發出第一套系統。1970與80年代，美國空軍阿姆斯壯實驗室、航太總署艾密斯研究中心，以及北卡羅來納大學教堂山分校等機構，有幾個人從事AR的研究。直到1990年代初，波音公司有幾個科學家才創造了「擴增實境」這個名詞，他們當時正在開發一種實驗性AR系統，協助工人裝配管線設備。隨著硬體成本下跌，一些必要的實驗室設備不再那麼昂貴，這10年來已經看見AR研究開花結果。從1998年起，科學家更是每年召開AR大會。


自從蘇澤蘭首開先河以降，雖然資訊技術已有巨大的變革，但建立AR系統所需的主要配備元件還是一樣：顯示器、追蹤器以及繪圖電腦與軟體。近幾年來，這些元件的效能都已有大幅提昇，才可能設計出很快就能開發成商業產品的實驗系統。