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在Milgram, Takemura, Utsumi, and Kishino (1994)的研究中,定義了擴增實境有以下兩種 的顯示方式:

1. 視覺透視(see-through)顯示方式

意指使用者可以透過顯示裝置,直接的看到周遭的環境,同時顯示器中也可以呈現虛擬 的圖像,因此以視覺透視的顯示方式,可以達到最大的擴增實境的效果。要達到視覺透視的 顯示效果,通常是利用分光鏡的原理,分光鏡是一既可以反射光也可以讓光穿透的玻璃,將 分光鏡擺在使用者前方的正確位置,就可以讓電腦顯示的影像反射到使用者眼中,又可以讓 周遭的光線穿透進來,達到視覺透視的顯示方式。在應用上,通常是使用在頭戴示顯示器。

頭戴式顯示器有著準確度高、體積小、及可以配合頭戴式追蹤器,追蹤使用者頭部目前角度 的優點,因此很適合在擴增實境的研究及應用,如圖2.1所示。

圖 2.1 頭戴顯示器 2. 顯示器(monitor based)顯示方式

利用一部頭戴式小型攝影機,電腦將攝影機所攝得的畫面,與合成的電腦圖像結合,再 將合併後的畫面,呈現在一不透明的頭戴示顯視器或螢幕上,因此若攝影機的拍攝方位與使 用者的眼睛所看到的方位接近時,使用者所看到的畫面,就近似於使用者的視野。

追蹤器早期採用的是機械式頭部追蹤器,構成方式是將一些機械式的連動裝置懸吊在天 花板上,並依據頭部的轉動牽連機械裝置,來測量頭部運動的方向與所在位置。其後研究人 員不斷地改進,使用過超音波追蹤器、電磁波、光波、及視訊式追蹤器,一直到最近,研究 人員才開始採用了全球定位系統(global positioning system,GPS)。GPS會接收由導航衛星所 傳來的無線電訊號,精確度較高的系統,可以把誤差範圍縮小到一公尺內。然而即使使用了 GPS系統,但是該系統卻仍然有它的盲點,例如在都市中許多高樓大廈遮蔽了天空,便會阻 礙了衛星訊號的傳輸,除非是在較為空曠的場地上,情況才會改善;此外,GPS每秒更新的 次數太少,準確度也還太差,使得電腦畫面無法理想地覆蓋在周圍的環境上。因此就哥倫比 亞大學研究團隊而言,他們發展出了一種軟體,可以依據先前的資訊來短期預測未來的動作,

先將畫面覆蓋到目標環境上去,藉以解決這個問題(Feiner, 2002)。

大多數擴增實境研究者對於技術器材開發,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。擴增實境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。

但是目前比較理想的擴增實境系統,可能會結合多台投影機、多個感應器、及RFID(radio

frequency identification,無線射頻識別)。首先,藉由感應器去監視環境的變化,用RFID去辨 識物件,取得重要資訊,然後用多台投影機,把要增強的影像或資訊,以3D立體的方式投影 出來。所以使用者可以隨意走、到處看、隨手做互動,而不需要乖乖待在螢幕前面,用想像 力硬是把平面的螢幕想像成立體世界。技術方面,擴增實境系統採用某些和虛擬實境一樣的 硬體技術,但其中有一項根本的差異:虛擬實境企圖取代真實的世界,而擴增實境卻是在實 境上擴增資訊(Feiner, 2002)。

依據上述對於擴增實境的配備介紹,大多是採用有頭戴式顯示器,可以不需要用到螢幕,

3. 攝影機每秒處理的張數(frames per second, FPS):視訊攝影機處理畫面的速度,太慢會 影響程式的效能。

Billinghurst, Weghorst & Furness (1998)提出利用擴增實境技術的共享空間概念,強化設計 物件與設計環境表現的真實性,作為電腦支援協同工作的環境。在其所建構的設計環境中,

設計者透過顯示系統所看到的,乃是將虛擬物件覆蓋在真實的環境中,而不是將設計者融入 虛擬環境,而脫離真實的工作環境。De Michelis, De Paoli, Pluchinotta and Susani (2000)在 Domus學院利用擴增實境來擴增設計師的工作空間,藉以觀察設計師在虛擬空間中的互動關 係,虛擬空間的可塑性及彈性,是真實空間所缺乏的,也使得虛擬空間成為一種新的空間型 式。Djajadiningrat, Overbeeke and Wensveen (2000)由產品設計的角度,提出擴增實境在設計時 可以利用的準則,以避免發生錯誤,包括運用適當的視覺設計技巧、了解使用者的經驗等,

並建議工業設計師應該參與擴增實境的技術發展。因此,擴增實境的發展不單只是技術上的 議題,也包含了各種形式原則與設計原理的應用,才能使擴增實境更符合使用者的需求。

Regenbrecht and Wagner (2002)利用頭戴式顯示器,讓設計師可以用有形的介面,與二維及三 維的資訊進行互動,設計師可以使用麥克筆工具加上註解,系統即時將註解顯示在設計師的 視野中,這在圖面溝通及模型檢討上特別有用。

德國教育與研究部門,成立了ARVIKA研究中心,發展擴增實境技術,並將其應用在汽 車與太空工業的開發、生產與服務,從事動力、農產加工、機械工具及生產用的機具裝置。

擴增實境這一種創新的人機互動形式,不但能讓個人處在工業的工作流程核心中,同時在生 產、工作流程的過程與品質改進上,也提供了一個高度的潛力(Friedrich, 2002)。Bimber and Ras (2004)將擴增實境應用在手機上面,以往都是需運用頭戴式顯示器才能觀看,現在直接能用 手機來設定與真實環境產生互動。Bimber and Ras (2004)提到,2005年底以前,大約50%手機 都有照相的功能,使用手機當成平台與傳統個人電腦搭配頭戴式顯示器的方式來比較,更能 達到互動的潛在空間與應用,未來可能在互動式導覽方面,為博物館和旅遊業帶來便利。

Benford, et al. (2006)設計了一個結合網路與現實空間的追逐遊戲,分析參與者們的行為與 所遇到的問題,提出了對結合擴增實境於活動中,可能會遇到的不確定性的應對方式。Klopfer

and Squire (2007)利用手持裝置及GPS進行結合,設計了一個基於探究環境污染議題的活動。

Dünser and Horneker (2007)以寓言故事作為內容,加入3D角色、聲音及互動道具,來觀察5到 7歲的小孩如何利用擴增實境系統,進行互動與合作學習。Mulloni, Wagner, and Schmalstieg (2008)設計一個「牛與UFO」遊戲,藉由行動裝置上的藍芽與空間中的標籤圖卡,來進行小 建議,以減少因平台操作上的問題,所引起在設計開發實施上的困擾。根據Annett and Stanton (2000)的說明,International Standard Organization (ISO)定義使用性為,在一個特殊的環境裡,

特定族群的使用者能夠有效用、有效率及滿意的達到一定的目標(ISO DIS 9241-11)。

圖 2.2 ISO DIS 9241-11 的使用性評估架構(Annett & Stanton, 2000)

類似於ISO對於使用性的界定,Nielsen (1993)訂定以下五個面向,作為評量產品使用性的 效標,包括:

1. 學習性(learnability):對生手而言,很快的進入狀況並且學習。

2. 效率性(efficiency):對熟手而言,可以很有效率的藉由系統完成工作。

3. 記憶性(memorability):指系統對間接使用者而言是容易記憶,即使是經過一段時間後 再操作仍會使用,而不會覺得生澀。

4. 錯誤率(errors):系統應該是較少錯誤,即使錯誤應該是不影響系統整體,同時也可以 容易修正。

5. 主觀滿意度(satisfaction):系統應是令使用者愉悅的、滿意的。

而Stanton and Baber (1992, 1996)提出九個用以描述使用性及作為評量方式的項目,其中 最重要的為被稱作LEAF的項目,包括可學習性(learnability)、效力(effectiveness)、狀態

(attitude)及適應性(flexibility)。在LEAF外,另外有易於察知的實用性及能匹配工作任務 等項目。

其他研究則提出評估產品使用性的方法,Nielsen(1993)曾提出九種研究與評估的方法,

包括如下:

1. 啟發式評估(heuristic evaluation):在生命周期階段的前置設計階段,優點為可發現個別 的使用性問題,可以列出專家使用者的需求,缺點是因為並未包括真正的使用者思考,

所以無法發現令專家意想不到的需求。

2. 績效量測(performance measures):屬於競爭性分析階段,至少需要 10 位使用者,優點 為容易比較結果,缺點是無法發現個別的使用性問題。

3. 邊說邊做(thinking aloud):適於反覆設計及造形評估階段,需要三至五位受測者,優點 為可精確的指出使用者的誤解且測試非常便宜,缺點是對受測者而言並不自然,受測者 以言語來陳述非常困難。

4. 觀察法(observation):適於操作分析及追根究底的研究階段,需要三位或更多的使用者,

優點是具有生態學的效力且可明確的只是使用者的工作,可提出產品功能和特徵,缺點 是如果沒有實驗者在掌控,則結果將難以控制。

5. 問卷調查(questionnaires):適用於操作分析及事後檢討的研究,最少有 30 位受測者,

優點為可發現受測者的主觀偏好,且容易反覆進行,缺點是為免誤解,需要前測工作。

6. 訪談(interviews):適用於操作分析階段,需要五位受測者,優點為這是一種柔性的、

深入的看法與經驗調查,缺點是需要花費相當長的時間、且結果非常難分析比較。

9. 使用者回顧(user feedback):適用於事後檢討的研究,受測者需上百人,優點為可追蹤 使用者的要求與觀點是否改變,缺點是需要特定組織執行答覆工作。

以產品設計為例,除了以實證方式外的使用性工程(usability engineering),尚有以情境 調查(contextual inquiry)的方法(Nielsen, 1993)。前者普遍採用觀察式評估方法,以錄影帶自 動化記錄方式,來取得使用者執行典型工作的效能。此外也常常利用問卷調查法及訪談方式,

收集使用者的意見資料。後者主要是運用於探討關於使用者在自然工作環境下,所經歷的使 用性問題。情境調查的主要技術是情境訪談(contextual interview),在訪談中使用者與研究

收集使用者的意見資料。後者主要是運用於探討關於使用者在自然工作環境下,所經歷的使 用性問題。情境調查的主要技術是情境訪談(contextual interview),在訪談中使用者與研究

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