擴增實境（Augmented Reality，簡稱 AR），結合虛擬化技術予以觀察世界的 方式。以新型態的人機介面配合即時計算攝影機影像位置及角度，再立即加上相 應圖像的技術，用以補充現實環境不足的資訊。使用者使用攝影機捕捉環境資訊 影像，將電腦運算所產生的虛擬物件，疊加到現實世界中進行互動，讓使用者產 生身臨其境的感覺（張樹安，2011）。因此擴增實境即是在實境上擴增資訊
（Feiner， 2002）。技術的目標是將虛擬世界套在現實世界以螢幕進行互動。擴 增實境的技術大約在1990年提出，隨著隨身電子產品運算能力的提升，擴增實境 已開始越來越廣泛的運用（http://zh.wikipedia.org/wiki/擴增實境，2011）。
目前擴增實境有兩種通用的定義。一是1997年北卡大學Ronald Azuma提出：
擴增實境應包括三方面的內容：(1)將虛擬物與現實結合；(2)即時互動；(3)三維。
Dubois and Nigay（2000）認為擴增實境是為了增進人對環境的識別能力， 所製造 出的一種新的人機互動系統。擴增實境在現實的環境中加入電腦運算的資訊，採 用的方法如下。
1. 在現實世界中加入3D立體圖像（Azuma， 1997）。
2. 在現實世界中加入聲音資訊（Feiner et al， 1993）。
3. 使用力道的回饋（Force Feedback）（Noma et al.， 1996）。
Azuma（1997）將擴增實境定義為虛擬實境的另一種變化型態。擴增實境運 用疊加的方式將虛擬物件放置合成到現實環境中，使用者將同時看見真實與虛擬 的雙重畫面；虛擬實境將使用者完全導入到虛擬環境中，在虛擬實境中，畫面的 內容完全取代使用者對現實世界的觀感，讓使用者完全沉浸其中。因此擴增實境 保有了一部分的現實觀感，而虛擬實境則是將現實觀感完全以虛擬物件取代之。
AR能為我們提供現實中無法直接獲知的信息，此信息可透過設計後，讓每 個人眼中的世界更加多樣性。同樣的大樓在我們的AR視線裡，會披上完全不同的
『信息外套』（圖2-11）。或是在地理上沒有任何關聯的兩個地方，卻可以在AR 中 用 信 息 的 形 式 連 接 到 一 起 。 這 些 都 是 目 前 A R 的 一 些 特 點 。 （h t t p : / / zh.wikipedia.org/wiki/擴增實境，2011）。
（一）、擴增實境的應用
目前多數的擴增實境研究都集中在「視覺透視」（See-through）裝置，透過
「登錄」的程序，繪圖軟體可以即時加上一些東西在使用者看到的視訊畫面上
（莊雅茹，2011）。在應用領域中有下列六種：
1. 行動設備
iPhone 手機、Windows Phone手機以及 Google Android 手機上，已經出現了 不少擴增實境的應用，大部份以『擴增實境導航』功能為主，也有以遊戲功能 為主。以導航為主的方式（圖2-12），係將現今的景點資訊轉變為可視化圖樣 標誌。以擴增實境的景點瀏覽器服務方式，提供使用者在手機上開啟景點瀏覽 器，同時啟動相機進行景點畫面的捕捉，獲得瀏覽器所標示的景點位置、距 離，與景點資訊。目前已有多家廠商針對擴增實境瀏覽器推出了大量的景點標 示、廣告與導覽服務。由於人的感官先天對於圖像的敏銳度較高，因此視覺化 後的擴增實境資訊較容易讓一般大眾所吸收。不過，標記位置的精準度非常重 要，才能讓使用者精確的判斷這些標示所代表的正確位置。所以擴增實境瀏覽
（ 圖 2 - 1 1 ： 擴 增 實 境 示 意 圖 （ 引 用 自h t t p : / / w w w . a u g m e n t e d - r e a l i t y . c o m / technology.php）
器需要相當高精確的即時運算，否則使用者將錯過正確的標示地區（馬宗銓、
鄭登元，2010）。目前擴增實境瀏覽器的導覽應用包含：旅遊景點、餐廳小 吃、交通站牌、收訊基地台等（張樹安，2011）。
另外3D 擴增實境導覽已成為另一新的熱門領域，通常以寓教娛樂的應用 程式結合手機進行遊戲，這類型的應用稱為主動式導覽。主動式導覽系統除了 對使用者所在位置提供相關的資訊，並引導使用者到達一系列不同的導覽地 點。若結合3D 擴增實境導覽遊戲，則可將過去的景點或人、事、物， 融合在 現實世界的時間與空間維度中。利用全新的3D 視覺體驗，提供更具挑戰的任 務，創造豐富的幻想歷程（Malone， 1981）。 另外透過融合真實與虛擬世 界，整合了遊戲的故事情節到導覽情境中，再加上結合資訊通訊技術
（information and communication technologies），遊戲系統利用行動通訊裝置做為 玩家與遊戲系統間訊息傳遞的橋樑，擴展了新型態的導覽互動模式，讓多個使 用者同時融入遊戲的互動情境中（Herbst等人， 2008）。
2. 醫療
醫生可以利用擴增實境技術，在醫療訓練中進行手術部位的精確定位，
並將身體的器官資訊，即時且立體的呈現在醫療行為的訓練（圖2-13）。
圖2-12：Zoe Kleinman 以 Acrossair's 擴增實境軟體結合手機攝影機的方式找尋倫 敦最近的地鐵站資訊（引用自 http://news.bbc.co.uk/2/hi/8193951.stm）
3. 工業
目前擴增實境在工業上的應用也已經出現了不少。主要用於大型器械的 維修和製造上。維修人員以裝備頭戴式顯示器的形式，進行維修時可以直接看 到實體器材對應到虛擬畫面上的器材與操作的功能，輕鬆獲取欲進行的工作方 式（圖2-14）。
圖2-13：醫療訓練用的擴增實境
（引用自 http://www.youtube.com/watch?v=Vycvec8Tl7I&feature=related）
圖2-14：BMW頭戴式擴增實境修理汽車系統
（ 引 用 自 h t t p : / / w w w . y o u t u b e . c o m / w a t c h ? v=P9KPJlA5yds&feature=player_embedded#!）
4. 商業與娛樂
擴增實境在商業和娛樂中的應用相當廣泛。如雜誌上的廣告宣傳（圖 2-15），讀者運用電腦的攝影機掃描雜誌上的圖形條碼，讓原本單頁畫面的平 面廣告呈現在電腦螢幕中，廣告畫面可以變成動畫或影片的方式與讀者進行互 動。
商品的擴增實境形式則讓消費者有立體體驗的感受，如以電腦攝影機掃 描拿在手中製作好的圖形條碼，電腦螢幕中即可即時出現3維立體的汽車模 型，隨著消費者手部的轉動作3維的角度觀看（圖2-16），還可互動選取螢幕上 的色盤進行汽車不同顏色的即時預覽。
圖2-15：Best Augmented Reality （AR） mix 2011
（引用自http://www.youtube.com/watch?v=e_T1XRuPyBY&feature=related）
圖2-16：Best Augmented Reality （AR） mix 2011
（引用自http://www.youtube.com/watch?v=e_T1XRuPyBY&feature=related）
互動遊戲電子書的形式，兒童可以藉由擴增實境的故事書進行互動的遊 戲與學習，以筆記型電腦攝影機掃描拿在手中的故事書，電腦偵測到圖畫中的 圖形條碼，螢幕中就即時出現與故事內容相關的立體畫面，兒童還可選取螢幕 上的選項進行故事書的互動與遊戲。（圖2-17）。
AR擴增實境泰武國小古謠傳唱秀（圖2-18），泰武國小古謠傳唱以擴增 實境真人原聲演唱的方式，結合隨手自訂舞台與佈景，令閱聽者能脫離現實空 間，以無限想像方式，讓泰武國小古謠傳唱隊的小朋友在你面前現場演唱
（http://www.youtube.com/watch?v=LNkjQtp_hx8）。擴增實境線上試穿系統（圖 2-19），透過擴增實境結合網路與攝影機，消費者在畫面前面可以直接感應螢 幕上的選項，達到試穿購物的目的。 擴增實境會議展示系統（圖2-20），以擴 增實境的形式，配合投影方式，演說者預先熟悉腳本，直接呈現商品或簡報的 立體資訊。
圖 2 - 1 7 ： 互 動 遊 戲 電 子 書 （ 引 用 自 h t t p : / / w w w . y o u t u b e . c o m / w a t c h ? v=he5mZX1sRXk&feature=related）
圖2-18：泰武國小古謠傳唱
（ 引 用 自 A R 擴 增 實 境 使 用 教 學 示 範 h t t p : / / w w w . y o u t u b e . c o m / w a t c h ? v=LNkjQtp_hx8）
圖2-19：Best Augmented Reality （AR） mix 2011
（引用自：http://www.youtube.com/watch?v=e_T1XRuPyBY&feature=related）
將擴增實境應用於家具配置設計上可滿足消費者購買前在空間上的佈置 想像，黃國豪（2004）如手機上安裝了傢具的擴增實境軟體，消費者可以在開 啟軟體啟動手機攝影機後，直接對應在空間中要擺設傢具的位置（圖2-21）。
5. 遊戲
Sony第一個擴增實境電子寵物遊戲 EyePet（圖2-22），透過攝影機，遊戲 中的寵物就如同真實的一般出現在客廳的桌子上（或其它具有空間的平面），
跟隨玩家手勢的變化進行互動。玩家可以直接利用手，在空間的平面上開啟一 個虛擬的洞穴，並從中取出更多的玩具或道具讓 EyePet 使用。
圖2-20：Best Augmented Reality （AR） mix 2011 （引用自http://
www.youtube.com/watch?v=e_T1XRuPyBY&feature=related）
圖2-21：Best Augmented Reality （AR） mix 2011（引用自 http://www.youtube.com/
watch?v=e_T1XRuPyBY&feature=related）
6. 教育
擴增實境被廣泛應用於學習成果的研究領域，英國廣播公司（BBC）的 研究發現孩童對於擴增實境的學習具有較佳的反應（Edris，2009）。該研究希 望可以藉由擴增實境的3D顯示，讓孩童了解太陽和地球之間的運動關係（圖 2-23）。因此設計一個地球、太陽和月亮的互動遊戲，並讓10歲的孩童進行遊 戲，研究結果顯示學習的效果極佳，證明以擴增實境是一個合適的教學工具。
擴增實境學習可以讓兒童更富想像力，研究也發現孩童會利用自己本身的經 歷，創造屬於自己的故事，所以孩童們能夠在遊戲情境中自然的學習
（Thomas，2006）。
圖2-22 Eyepet 可使用玩家的手與寵物互動
（引用自 http://www.eyepet.com/home.cfm?lang=en_US）
圖2-23 Augmented Reality Learning Media， The Earth's Structure Prototype
（引用自 http://www.youtube.com/watch?v=1RuZY1NfJ3k&feature=related）
（二）、擴增實境的技術
擴增實境科技是一項視覺增強的技術，所以與顯示技術的關聯性相當大。根 據Milgram 等人（1994）與 Vallino（1998）的研究，擴增實境的顯示技術，主要可 分為頭戴式與非頭戴式兩種：
1. 頭戴式顯示技術：
頭戴式視訊螢幕顯示方式（Video See-through Head Mount Display）是廣泛 應用於擴增實境的顯示方式。此顯示方式係在頭戴式顯示器上架設攝影鏡頭與 追蹤器，同時將追蹤器所捕獲的資訊，傳達到運算主機，主機經過運算之後再 將攝影機所捕獲之現實影像與電腦所產生之虛擬影像疊合，使用者即可在同一 平面上觀看到真實與虛擬畫面的組合，如圖 2-24 所示。
另一種頭戴式光學投射顯示方式（Optical see-through Head Mount Display）
則讓使用者透過鏡片直接看到真實的環境，並在鏡面上投射出虛擬的物件。使 用者搭配追蹤器，可取得使用者面對的方位資訊，並將虛擬物件疊合在正確的 位置，如圖 2-25 所示。
圖2-24 頭戴式視訊螢幕顯示方式 （資料來源:Azuma，1997）