虛擬實境的分類

虛擬實境是項整合性的發展技術，所包含的範圍非常的廣，以至於學術界對 其技術分類尚無定論。有些學者依據虛擬實境所產生的視覺效果，以及適用對 象，將虛擬實境粗分為五大類：

1. 重疊式虛擬實境：經由影像合成的技術，把使用者的影像與預先做好的虛擬世 界重疊，並加入互動訊息，最後呈現至螢幕，如此使用者便可以看到自己在虛 擬世界中活動。

2. 桌上型虛擬實境：此類的虛擬實境技術常透過一般的電腦螢幕來展現虛擬世

界，但是使用者仍能經由特殊的三度空間輸入裝置，即時的操控虛擬世界中的 互動物件。

3. 置身式虛擬實境：或稱為融入式的虛擬實境，透過特殊的顯像裝置來模擬人類 左右眼的視覺效果，而產生立體的感覺，具有強烈的浸入感，如頭盔顯示器。

4. 投影式虛擬實境：虛擬實境顯像系統採大型投影的方式，讓多人同時瀏覽虛擬 世界，並透過連線的 3D 輸入裝置即可參與其中的互動。

5. 模擬機虛擬實境：模擬機提供額外的定製設備，以模仿真實的機件和裝備，藉 以作為輸出或輸入的裝置，同時提供更親切的操控環境，如模擬飛行器、汽機 車模擬器等。

2.4.1 視覺呈現裝置

視覺呈現裝置可說是虛擬實境輸出設備的主力，講求與使用者視覺的直接結 合，不但運用畫質精美的圖形、幾可亂真的虛擬景物、三度空間的臨場感、生動 逼真的動畫…等等，來吸引使用者的目光。對於電腦幻境之外的刺激，更希望藉 助裝備將之隔絕。這部分的裝置常見的有：頭盔顯示器(Halmet-mounted Display 或 Head-mounted Display，HMD)、立體眼鏡(Stereo Glasses)和立體透鏡。

今日電腦繪圖的相關產品，無論是繪圖系統或是影像處理相關的應用程式，

無不標榜 3D 圖像的提供與處理能力。這些應用軟體呈現的虛擬空間，皆是以 3D 座標系統定義，且大多數皆能提供考量單眼視深與直線投射的影像。

虛擬實境希望藉由電腦的模擬圖像，結合使用者的視覺，首先必須考量人類 雙眼對距離判斷的特性。一般人利用雙眼的視角收斂度，可以判斷物體的遠近，

同時提高眼前景物的清晰度。因此，若要用平面呈現像模擬真實世界的立體視覺 效果時，首先必須有技巧地克服雙眼對距離的判斷。換句話說，立體影像必須解 決雙眼視角差異的問題。

2.4.2 視覺呈現的分類

一般而言，目前虛擬實境提供的沉浸式立體效果，必須同時仰賴軟體和硬體 的支援。就硬體方面而言，依照所運用的技術不同，立體成像系統可分為下列幾 種類別：

1. 多通道投影系統

這類系統就是投影式 CAVE 系統，其特點是：同時提供多個不同角度的 景象，以水平銜接的方式營造出虛擬景觀的環場效果，讓使用者置身於可自由 活動的洞穴中，例如：天文台的星象館、180 度電影院等等。

另外，目前大多數的方法都需要輔助工具，才能得到立體效果，例如：分 色法、分影法和快門式系統。多通道投影系統則可能做到不需要特殊的視覺輔 助工具，也能獲得立體的圖形效果，也就是說不再需要眼鏡之類的工具。

2. 螢幕呈現系統

桌上型與置身式虛擬實境系統皆能使用螢幕呈像，前者必須搭配螢幕以外 的週邊設備，例如：立體眼鏡和立體透鏡，後者多以頭盔(HMD)的形式出現，

不需藉助其他週邊設備，即可獲得沉浸式立體效果。

2.4.3 螢幕顯像技術

1. 分色法立體顯像

這類立體成像系統運用特殊分色技術，把原有的 3D 圖像分化為二色系交 錯重疊的圖，所以必須使用特殊眼鏡才能看到所要的立體效果。利用紅一藍二 基本色系分化重疊的立體圖，在配戴藍一紅立體眼鏡之後，即可看到具備立體 效果的立體影像。

另外，同樣運用分色處理技術，某些系統採用分別呈現兩張半成圖的方 式，即是提供結合分影法的分色立體圖，而不是提供交錯重疊的單張圖片，但 不管是否結合分影處理法，這種立體圖常有無法完善調和色彩資訊的缺憾。

2. 分影法立體顯像

此類立體呈像技術同時針對兩眼分別提供左右兩張影像，並且設法遮蔽一 眼對另一眼景象的認知。即是讓左眼只看到專供左眼觀賞的畫面，而無法看到 提供給右眼的景象，同時右眼也不能看到專供左眼的景象。

分影法的運用尚可細分為：影像平行與影像交錯兩種類型，前者如同前面 所說同時提供兩張圖像，分別給左眼、右眼觀測。這種方式在桌上型 VR 是用 單一螢幕呈現兩個畫面達成，在置身式 VR 則分別提供兩個螢幕，同時呈現不 同的畫面。影像交錯則是快速重疊先前分開的影像，利用人類視覺暫留的特性 營造出立體效果，因此只需單一畫面即可。

3. 快門式系統

時序交錯系統中，兩張視圖在時間上是錯開呈現的，運用葉板的快門系統 便屬於此類。這類系統在顯示器上，很快的交錯顯示左眼和右眼看到的透視 圖，同時採用一快門機構來將呈現圖像與視覺達成正確的同步。老式系統應用 有縫的旋轉柱作為快門機構，只要在搭配一吋特殊眼鏡即可獲得立體效果。

2.4.4 立體眼鏡

除了頭盔顯示器之外，另一個熱門的虛擬實境呈現裝置就是立體眼鏡了。目 前配合虛擬實境所能使用的立體眼鏡有許多種，如以價位來區分的話，大約可分 為三類：

(1) 使用塑膠鏡片的眼鏡

這是價位最低的立體眼鏡，約在台幣百完以下，大多利用紙框或簡單 塑膠框架，搭配紅色與藍色的塑膠鏡片，或是搭配使用偏光折射原理的塑 膠鏡片，眼鏡與螢幕間不用傳遞任何同步訊號，所以是一種無線眼鏡。

由於眼鏡成本低，此類眼鏡大多應用在主題樂園或是博物館的立體劇 場，也常看到夾附在書籍、畫刊上，不過製作立體動畫的成本可就高了許

多，所以多半是拿來看被動式的圖片或動畫。

(2) 使用液晶鏡片的有線眼鏡

對於主動式的虛擬實境場景，畫面劇情的演變隨著使用者當場操作而 變，在立體呈像上都是搭配使用液晶鏡片的眼鏡。電腦螢幕上是以高頻 交叉輸出左右眼畫面，透過連接電腦與眼鏡的一條同步訊號傳輸線，當 螢幕上顯示左眼畫面時，即能控制右眼的液晶鏡片變為一片漆黑，所以 左眼看到左眼畫面同時，右眼是看不到畫面的，反之當螢幕上顯示右眼 畫面時，左眼也是看不到畫面的，結果就是右眼只看到右眼的畫面，左 眼只看到左眼的畫面。

(3) 使用液晶鏡片的無線眼鏡

上述的液晶立體眼鏡必須要在電腦與眼鏡間拉上一條同步訊號傳輸 線，如果把同步訊號傳輸改為用紅外線傳輸，就可省去一線之苦。此種 眼鏡具有很好的立體承像效果，但也要搭配垂直掃描頻率超過 120Hz 的 電腦螢幕。