人類視覺對於AR&VR之反應 2017.02.26
人類視覺對於AR&VR之反應
視覺影像科技發展日新月異，目前像是虛擬實境(Virtual Reality, VR)、擴增實境(Augmented Reality, AR)等，都是未來新興產業。新竹分院因應科技新趨勢，成立全台灣第一家VR實驗室，並與國立交通大學等多家學術單位共同擬定研究計畫，未來將透過實驗室，探索更多VR於人類視覺反應之奧妙。
VR提供完全沉浸體驗
何謂VR？簡單的說，這是利用電腦創造出一個完全虛擬的3D空間，使用者戴上特殊的穿戴式裝置後，可以在此環境中擁有視覺、聽覺，甚至是觸覺、嗅覺等各種感官互動，並能在此虛擬環境穿梭奔跑，會產生好像處在現實中一般的錯覺，讓使用者有彷彿身歷其境的沉浸感受，所以又被稱作是「沉浸式體驗」。
近年眾家廣為人知的科技大廠都紛紛推出VR裝置，進攻消費性市場，比較常見的VR應用領域以遊戲、娛樂體驗為主，有些VR也結合遊樂園的雲霄飛車設施，給民眾更刺激的感官體驗。
不過VR受限於技術的緣故，有時畫面更新率不夠快，也會使用戶在體驗時發生問題，譬如影像延遲性(Latency)不夠快，導致影像變換時無法跟上用戶移動的速度，而使體驗者產生暈眩感。
此外，透過VR能看到3D影像的作用原理是因為裝置裡面有兩個畫面可以分別對應左右眼，兩個畫面的內容相同，但角度略有差異，當使用者戴上 VR 顯示器後，因為雙眼同時觀看、對焦於同一目標上，產生重疊視野，影像會進一步在我們的大腦中融合、產生3D立體的空間世界，讓使用者好似進入虛擬環境。
AR在現實中添加虛擬資訊
至於AR，則是一種與VR完全不同的科技，它是在現實空間中加入一些虛擬資訊或物件，可以透過螢幕讓你看到虛擬和真實世界的結合狀態。
近期最有名的遊戲案例則是「精靈寶可夢」(Pokemon Go)。這款AR遊戲透過智慧型手機的相機拍攝下真實世界的影像，接著經由 App 將神奇寶貝影像放置在手機螢幕上，讓玩家感受到彷彿神奇寶貝真的在身邊互動一樣。
然而，AR並非完全的虛擬實境，它是透過電子產品的螢幕添加虛擬訊息，所以如果民眾長時間緊盯3C螢幕，也會容易有痠麻脹痛的不適感。
3D成像原理
為什麼透過眼睛和大腦可以自動形成3D影像？所謂3D是指視覺的立體影像。人們原本就生活在三度空間的立體世界，但不是每種動物視覺上都有立體感。動物也是經由演化才慢慢具備3D的視覺。人類單眼會有視覺，但卻沒有立體影像，必須要雙眼同時對焦，才會形成3D影像。而人類就算雙眼同時對焦，眼前的影像也只有中心約50度會有3D立體感，正常人雙眼外側視野是僅有視覺而沒有立體感的。
3D是最高階的視覺品質，它有別於單眼視力，基本上要有3D的視覺感官，仍要有「絕佳的單眼中心視力」當基礎，為了應付這個最基本的要件，人類的眼睛演化出所謂的「黃斑部」，黃斑部主控我們的中心視力，約等於我們眼前的30度視角。每種動物如果有了兩眼的黃斑部，是否就會一定會構成3D影像呢？那倒也不一定！如果雙眼視野沒有重疊，例如水中的魚「雙眼分別位在頭的兩側」，那麼也不可能有立體影像！所以當兩眼有高度進化的黃斑部，而且兩個黃斑部有重疊的視野，這時才有可能讓大腦利用「融像作用」，最終在我們的枕葉形成3D影像。
另外，一般觀看目標物時，我們的雙眼同時也不斷地聚焦目標物、睫狀肌也不斷地調節與目標物的距離，才能讓視野清晰，但是當我們配戴VR頭盔時，螢幕與眼球的距離是恆定的，也就是所需的距離調節是固定的，因此聚焦與調節自然連動的關係受到破壞，與我們在自然環境中觀看習慣不同，這也是有些人若長時間配戴VR裝置時，在持續觀看兩、三個小時，甚至更長的3D影像的過程中，眼睛容易疲勞，因此有痠麻脹痛、頭昏想吐等不舒服的感覺。
未來眼科之應用
有別於傳統紙本衛教，透過科技模擬眼疾視野，讓民眾能親身體驗罹患老花、黃斑部病變、白內障、青光眼等，甚至能透過VR互動，傳遞護眼守則，增強醫病互動，這是目前眼科門診結合VR科技的第一步，近期VR科技也將結合各式軟體系統商，例如白內障手術時，家屬可透過VR了解患者白內障實際情形，以及協助選擇人工水晶體；黃斑部病變患者家屬同樣能透過VR了解眼疾狀況，以及眼內藥物注射的選擇，這在眼科醫療上，能強化醫病溝通，避免雞同鴨講。未來新世代的展望，則是能結合VR科技治療眼疾，甚至進一步研發相關眼科儀器、眼鏡或螢幕等應用，讓科技為人類創造更佳的視覺環境。
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