視覺與互動整合體驗的全面革新,光場裸視 3D 飄浮影像

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 12 日 18:39 | 分類 光電科技 , 新創 , 穿戴式裝置 follow us in feedly


追求身歷其境的 3D 影像以及沉浸式互動,至今仍是各種技術爭鳴。交大前瞻顯示光學實驗室的教授黃乙白與其團隊,和群睿產學合作,研發出光場式 3D 飄浮影像,要帶來全新的視覺和互動體驗。

從 4K 到 8K 顯示器的進展、OLED 面板技術的研發等等,標誌著 2D 影像的持續成熟;然而,3D 影像仍舊尚未出現主流技術。台灣在這塊領域中,則有以交大教授黃乙白為首的前瞻顯示光學實驗室團隊和群睿產學合作,研發光場式飄浮影像技術(floating image by light field),能呈現立體實像、在使用上更方便,也因此在 2017 未來科技展上大放異彩,並獲得「未來科技突破獎」等三項大獎。

2018 年雙方成員共同成立幻景啟動後,持續深耕光場技術,結合自家開發的飄浮影像平面型顯示裝置(floating image panel)、演算法和整合互動功能。此平面顯示裝置平放時,彩色立體實像可呈現在裝置表面,不用任何反射介質,使用者也不需配戴頭部顯示器或 3D 眼鏡,就能夠以裸眼從斜向位置觀看此飄浮影像。幻景啟動執行長楊鈞翔表示,他們的技術還可藉由聲音和手勢讓影像產生反應,提供更人性化、更自然和更直觀的視覺和互動體驗,能在商用顯示、遊戲娛樂、虛擬助理、智慧零售、消費性電子等領域創造全新價值。

▲ 幻景啟動的共同創辦人們。由左至右依序為軟體經理張凱傑、執行長楊鈞翔以及光學與系統整合經理丁志宏。(Source:幻景啟動)

從2009 年《阿凡達》3D 電影上映以來,3D 影像一度成為熱門話題,加上AR/VR 發展,代表業界與消費者都期待著更好的視覺感官享受。但是,這些技術大多有使用上的缺點,像是需要配戴3D 眼鏡或頭部顯示器、必須手持裝置才可以點選互動,以及需要電線或是電池供電等等,造成諸多的不便。

幻景啟動的飄浮影像特點在於,除了不需配戴任何頭部顯示器外,其次就是它採用光場(light field)顯示技術,而非一般 3D 影像或 AR/VR 裝置的「視差型 3D」。視差型 3D 其實是透過投放具有些微差異的影像,再利用不同技術,如 3D 眼鏡,讓左右眼睛分別看到不同的影像,大腦接收後會融合成具深度資訊的 3D 影像,但這並不是真的看到實像,因此會造成頭暈或視覺疲勞。但光場技術是去紀錄一個物體光線的強度與角度資訊,再透過透鏡陣列及其他光學元件設計,即可於空間中還原物體的真實影像,且不會產生視覺疲勞。

軟硬整合,全面考量技術完整性

此外,不同於VR 裝置的直視型顯示器,幻景啟動的平面型顯示裝置可以放在桌面,讓飄浮影像懸在顯示裝置上方,還可輕易整合在生活環境中。例如在遠距會議上討論產品設計,只要讓桌子結合這款顯示裝置,就可以直接呈現產品的3D 結構及細節,向遠端的客戶進行說明,既不占空間也不需反射影像的介面。往後,這款裝置的3D 面板還可以整合進行動裝置中,讓用戶隨時使用飄浮影像的功能。

在內容製作上,開發者只需要自行用3D 繪圖軟體完成,幻景啟動就會協助coding 做出數位訊號,讓客戶可以用這個訊號將飄浮影像呈現在顯示裝置上。

至於在行動裝置使用時,影像資料的傳輸速率會不會變成一個問題呢?楊鈞翔分析道:「20 秒的 3D 飄浮影像動畫檔案約 100MB,其實沒有很大。」而幻景啟動也會採用以下兩種方法改善使用者體驗。一是線上串流機制,將即時影音資料壓縮後,再穩定快速地傳輸送到用戶端,透過播放程式解壓縮開始播放,用戶可以一邊下載、一邊觀看。二是 coding 的運算將會拆成兩部分,分別在雲端以及邊緣端(Edge)進行。再者,未來當 5G 傳輸商轉後,理論上也不再需要擔心這些問題。

▲ 光場式飄浮影像能夠與人互動,並且結合實體場景,創造更多元的應用價值。(Source:幻景啟動,由保溫睦鄰駐站團隊拍攝)

突破技術困難,尋求大廠合作開發

要符合使用者體驗需求,影像精細度和互動性都不可或缺。為了達到能和影像互動,幻景啟動的 3D Air Touch 能讓電腦透過感測器偵測手和飄浮影像的相對位置,而當手碰觸到實像時,就可以送出往後退或有反應的影像訊號。這部分圖學的演算法相當不容易,目前幻景啟動正與各大國際品牌商積極進行工程開發合作,並找尋創新應用。

楊鈞翔表示,光場技術研究還不算多,但這兩年也逐漸熱了起來,交大與群睿算是較早投入的,而像 Samsung、SID 也都宣稱光場技術是未來趨勢。不過,其他發展光場技術的廠商都仍以直視型顯示器為主,幻景啟動卻另闢蹊徑,將顯示器平放於桌面上,使用者以斜向視角裸眼即可觀看 3D 飄浮影像,做出技術和市場的區隔。

對於曾參加科技部的未來科技展,楊鈞翔很感謝有機會將團隊的技術概念曝光,除獲獎肯定外,更接觸不少台灣潛在客戶。在技術研發上,也受到科技部 TITAN 計畫的 Prototype 厚創新創意實現平台幫助,獲取經費補助製造原型機種。

如今視覺與互動體驗整合的技術在市場上都還未定於一尊,因此楊鈞翔認為彼此不是在爭搶大餅。「我們的目標是讓光場式飄浮影像技術更加純熟,先通過使用者以及市場的考驗。」就如同當初賈伯斯的 Apple 團隊推出 iPhone,創造出符合人性與便利的體驗,這才是消費者想要的,也是幻景啟動想要達到的高度。

▲ 交大前瞻顯示光學實驗室的教授黃乙白與其團隊,和群睿產學合作,研發出光場式 3D 飄浮影像。2018 年雙方成員共同成立幻景啟動。

(首圖來源:Shutterstock)