擴增實境

一、擴增實境技術

擴增實境是從虛擬實境(Virtual Reality) 發展演變而來的電腦影像 技術，不同於虛擬實境，從場景融入的程度來區分，兩者是有差異的。

虛擬實境是一種完全融入的環境(Totally Immersive Environment)，當使 用者在虛擬環境中，是無法看到現實環境的。系統必須創造一個可以讓 使用者進行活動的完全人造世界；擴增實境則提供一個複合式的景觀，

使用者所看到的畫面是虛實兼具的，在現實環境中，重疊著虛擬的物體 (王燕超，2006；Azuma, 1997)。而擴增實境的優點是可在真實場景中融 入虛擬的物件，藉此提升使用者的感知。Azuma（1997）提到擴增實境 的三個主要的特色為：（1）結合虛擬與真實世界；（2）能做到及時性 的互動；（3）在三度空間中運作

擴增實境的顯示技術大致可分為三類：

（一）螢幕顯示（Moniter-based Augmented Reality Display）：由攝 影機拍攝影像，傳至電腦，電腦將所拍攝畫面與虛擬3D 物件 合成，形成新的影像，傳至螢幕呈現。

圖2-1畫面由螢幕呈現

（二）頭戴式視訊顯示（Video See-through Augmented Reality Display）：電腦將所拍攝畫面與虛擬 3D 物件合成，形成新的 影像，傳至頭戴式視訊顯示裝置呈現。

圖2-2 頭戴式視訊顯示的擴增實境 資料來源:Vallino（2002）

（三）頭戴式光學顯示（Optical See-through Augmented Reality Display）：影像未經電腦重疊整合，而是利用光學投影的方式，

進行虛擬物件與真實場景的結合，以減少視訊的失真。

圖2-3 頭戴式光學顯示的擴增實境 資料來源:Vallino（2002）

上面三種顯示方式，以第二和第三種顯示方式，較能讓使用者具有 沉浸感。但在成本上較為高昂，相較於第一種顯示方式較易損壞，所以 本研究在進行實驗時，採用第一種顯示方式，並利用攝影機擺放方式，

讓使用者使用上較為直觀。

二、國內外各種領域的應用

擴增實境是結合真實、創意與媒體環境的混成環境，這樣的新技術 對於人類的科技應用與創新，扮演著重要的角色。從技術發展到現在，

在各領域上都有相關的應用，像是軍事模擬、醫療教學、工程設計、機 器人、保養和維修的應用、消費者設計、學習、娛樂、教育娛樂、心理 治療等(Azuma et al., 2001)。

擴增實境應用在教育娛樂上，讓使用者的臨場感更為真實。Vassilios

（2001）利用擴增實境技術在已經損毀的古蹟上疊加虛擬影像，人們可 以透過無線裝置接收到相關的資訊，感受更為強烈，如圖2-4。

(a)(b)

圖2-4 (a)為古蹟原來毀損的面貌，(b)為AR所提供古蹟虛擬的影像，將虛擬建築疊 加在古蹟的原址。資料來源：Vassilios（2001）

擴增實境應用在消費者設計上，讓消費者有更不同以往的購物經驗，

莊寧（2007）將家具製作成等比縮小的虛擬物件，並讓消費者以 1 比 5 的比例繪製自家的房間格局，利用擴增實境讓消費者可以挑選擺放欲購

(a)(b)

圖 2-5 (a) 實際圖卡擺放位置(b) 虛擬家具擺放情形 資料來源：莊寧（2007）

擴增實境在娛樂上的應用最為廣泛，像是日本電玩創投公司(Geisha TokyoEntertainment, Inc.) 在2008年10月19日發售的電腦虛擬互動女僕 Aris（http://www.geishatokyo.com/jp/ar-figure/），讓使用者可以跟虛擬角 色進行互動，如圖2-6(a)。而風靡全球的電影《鋼鐵人2》（Marvel Enterprises, 2010），亦發展一套系統讓觀眾藉由擴增實境體驗主角在鋼 鐵頭盔中的感受（Marvel Entertainment, 2009）。利用攝影機偵測臉部肌 肉，再將頭盔擴增在使用者的頭部；此外操作者亦可切換頭盔中所欲見 之擴增資訊，如圖2-6(b)。

（a） （b）

圖2-6(a)利用圖卡棒與虛擬女僕互動（b）使用 iamironman2 的畫面

資料來源：Geisha Tokyo Entertainment, Inc.（2008）和Marvel Entertainment, Inc（2009）

所以擴增實境的設備包含攝影機、頭戴式視訊相機、頭戴式顯示器、

顯示器與電腦共五種。在本研究中宜使用攝影機、顯示器與電腦三種。

擴增實境的應用不勝枚舉，除了上述的應用外，擴增實境在教學上也有 廣大的應用，將相關教學應用整理在下一節次中。