作者：Jacob Hooker, Director, XR and Wearables, Arm

 

 

 

對於強化或取代人們看待對這個世界的所有技術，延展實境（XR）是個「概括性」的詞彙。這種技術通常是將電腦文字或圖形覆蓋或融入於真實世界與虛擬環境，或甚至是兩者的結合。

 

XR 包含擴增實境（AR）、虛擬實境（VR）與混合實境（MR）。儘管三種「實境」都擁有共通的功能與需求，但每一種都有不同的目的與個別的技術重點。

 

擴增實境（AR）

 

 

聯想 ThinkReality A3 AR 智慧眼鏡

 

AR 藉由把電腦產生的資訊覆蓋在我們看到的事物上，以強化我們在真實世界的視域。這項技術目前在智慧手機的 AR 應用程式上相當普遍，使用這些應用時必須取出手機並將它放在面前。應用程式藉由即時處理相機拍攝到的影像，可以顯示情境資訊，或是提供看起來像是來自真實世界的遊戲或社群體驗。

 

過去十年，智慧手機的 AR 技術雖然已有顯著進展，但它的應用仍然有限。於是人們的注意力逐漸轉向透過穿戴式智慧眼鏡，以達成更全面的 AR 體驗。這些裝置必須結合超低功耗的處理器與包含景深感知及追蹤的多個感測器，而且裝置型態必須更為輕巧舒適，以便長期穿戴。

 

儘管這個類別的裝置早在 2012 年以 Google Glass 首度展示在世人面前，而目前運用類似裝置創造持久的解決方案所需的技術也日趨成熟，但我們還需要更進一步的發展。像微軟的 HoloLens 2 在企業與工業應用方面，就已展現出 AR 能為工作場所帶來的幫助。

 

預計在 2021 年，消費者可望看到一些全新的智慧眼鏡上市，包括 Snap 的 Spectacle 智慧眼鏡、聯想的ThinkReality A3，以及 Vuzix 的 Next Gen Smart Glass。

 

虛擬實境（VR）

 

 

Oculus Quest 2 VR 頭戴式裝置

 

VR 完全取代使用者的視域，讓他們沉浸在電腦產生的虛擬環境中。這類型的 XR 已出現一段時間，技術上也逐步提升。它主要的用途在於娛樂體驗，例如遊戲、演唱會、電影或運動賽事，也正在加速進入社群領域的應用。

 

VR 也被用來做為訓練工具，並在教育和健康照護領域、例如復健機構中使用。為了讓使用者能順暢無縫地享受這些體驗，VR 技術通常聚焦在高畫質影片、渲染技術與超低延遲。

 

最後，VR 裝置目前透過像 RecRoom 等可在不同的虛擬世界中促成虛擬會面的平台，強化視訊會議的體驗。目前支援 Oculus Quest 裝置的 RecRoom，2020 年曾出現在 Arm 全新實境系列節目第三集，討論利用 VR 達成沉浸式的體驗。

 

混合實境（MR）

 

 

MR 則介於 AR 與 VR 之間，並把真實與虛擬的世界合併在一起。這類型的 XR 技術有三大關鍵情境。第一，是透過智慧手機或 AR 穿戴式裝置，把虛擬物件與角色疊放到真實環境中，或者也可反過來做。

 

其二是 MR。2016 年席捲全球的《精靈寶可夢 GO》手遊，透過智慧手機的相機，把虛擬的寶可夢覆蓋到真實世界的環境中（微軟 Ignite 2021 大會中，微款也用 HoloLens 2 公開展示這項技術）。人們常常認為它是革命性的 AR 遊戲，但實際上它卻是 MR 的絕佳實例：把真實環境與電腦產生的物件融合在一起。

 

至於第三個關鍵情境，則是人們開始以混合實境，讓 VR 技術中真實世界的玩家重疊在電玩遊戲中，以便把真實世界的人物帶進像 Twitch 或 YouTube 等遊戲串流平台。

 

延展實境（AR、VR 與MR）裝置是什麼模樣？

不管 XR 裝置是為 VR、MR 或 AR 設計，它們都有共同的條件。但隨著穿戴式裝置的使用場景與裝置型態持續演進，這些裝置可能出現相當大的差異。VR 與 AR 頭戴式裝置最關鍵的差異處，在於是否必須提供真實世界的視域（如微軟 HoloLens 2），或是該將它遮蔽掉（像 Oculus Quest VR 遊戲用頭戴式裝置）。對於兩種裝置來說，未來的應用可能捨棄所有的繩線束縛，而且不用再仰賴「主機」裝置（不管是智慧手機、筆電或伺服器）。

 

未來幾年內，智慧眼鏡可能是採用 AR 的基本驅動裝置。根據 Arm 進行的消費者研究顯示，58% 的消費者對於在日常生活戴上 AR 智慧眼鏡，抱持正面的展望。儘管從工程的條件來看，這一點是達成難度最高的（主要考量是小型與輕量型態裝置的功耗與效能），但它在未來AR的採用將扮演重要的角色。

 

探索延展實境（xR）的使用場景

xR 市場的未來，將由多種當前的與潛在的使用場景來定義，包括導航與位置、娛樂（如高階遊戲）、虛擬活動與影片內容、教育訓練、語言翻譯、感測與追蹤（例如健康監控）、資訊與通知（例如針對新聞與社群訊息供應）以及遠端現身（例如虛擬化身呼喚）。

 

這些使用場景在消費、企業、教育與健康照護市場都不相同。例如，針對顧客的教育訓練可能涉及自助式導引，在醫療用途上可能是手術操作訓練。我們在當前的 AR 與 VR 頭戴式穿戴裝置上，已看到某些類似的使用場景正在進行，特別是企業、教育與醫療產業的教學訓練。

 

所有延展實境（xR）裝置的關鍵功能

xR 視覺的核心，就是能使用視覺輸入方法、利用物件、手勢與視線追蹤的能力，來導覽整個世界，或是察看情境相關資訊。以景深與定位功能達到感知與對應，也是必須的。AR 與 VR 的差異，與這兩種技術提供的不同體驗有關。對 VR 來說，達成沉浸式娛樂體驗，需要包括 HD 高畫質渲染管線、空間動態捕捉技術、6 個自由度動作追蹤，以及臉部表情擷取等能力。

 

對 AR 而言（特別是當人們透過智慧眼鏡採用這項技術），使用者的移動過程中，全時連網（Always-on）、直覺與安全導航功能必須開啟。這點將有賴許多功能的關鍵進展，例如景深、遮蔽（3D 空間中的一個物件在視線上擋住另一個物件）、語義學、定位、定向、位置、姿態、手勢與眼球追蹤。

 

延展實境（xR）裝置的效能與效率需求

XR 裝置的運算效能與分布水準，會根據 AR 與 VR 穿戴式裝置的類型、以及當初設計時用來驅動的使用場景的複雜度而有不同。以主要用在高階遊戲體驗的現有的獨立型 VR 頭戴式裝置，例如 Oculus Quest，我們已能看到高效能的運算。

 

類似的運算能力，未來也會出現在像智慧眼鏡等體積較小、重量較輕的裝置上。同時，有些裝置則處於效能與效率光譜兩個極端之間，例如 all-in-one 的 AR 裝置（如微軟 HoloLens 2），以及針對消費市場的連接纜線的 VR 裝置，如 HP Reverb G2。也因此，系統單晶片（SoC）解決方案必須具備擴充能力，以便適合於不同的使用場景、工作負載與裝置型態。

 

延展實境（xR）的未來成長

一般預測在 2020 年到 2025 年之間，不同的 xR 裝置類型都將呈現成長。其中，AR 智慧眼鏡可望出現最大幅度的成長（複合年均成長率達 215%）。針對企業使用場景的 all-in-one AR 裝置（複合年均成長率 92%）與 VR 獨立式裝置（51%），預期也將出現強勁的成長動能。

 

目前 VR 使用的獨立型裝置的出貨量排名第一，但預計在未來幾年，就會被 AR 裝置超越。這也跟 Arm 消費研究結果顯示市場對於下一波消費市場使用的 AR 智慧眼鏡興趣極高的結果吻合。未來我們可能看到 VR 是供專家級的娛樂與專業訓練使用，而 AR 則將透過人氣極高的 AR 智慧眼鏡，逐步成為人們日常生活使用的一部分。