擴增實境英文全名為Augmented Reality，簡稱AR。技術原理是透過攝影機拍攝現實畫面並結合某種辨識定位技術，讓螢幕中的現實場景擴增出電腦虛擬產生的物件，使用者會同時看到真實世界與虛擬同時並存的內容。

虛擬實境英文全名為Virtual Reality，簡稱VR。體驗時會搭配頭戴顯示器（HMD）完全罩住眼睛可視範圍，使用者看不到真實環境，完全沉浸在頭戴顯示器呈現的虛擬世界中，並且大多會以操作控制器來與虛擬世界中的內容進行互動。

混合實境英文全名為Mixed Reality，簡稱MR。使用上也會搭配頭戴顯示器（HMD），使用者從頭戴顯示器中會看到虛擬的物件出現在真實環境中，和AR有幾分相似。不過MR更強調AR中的「真實環境」元素和VR中的「沉浸感」和「虛擬互動」元素所結合呈現出真實、虛擬世界混合分不清的感受。也就是MR比起AR更強調VR特有的沈浸感，和在真實世界與虛擬物件的互動。

MR的技術發展

圖一 : 混合實境是實體環境與數位世界混合的結果。(source: microsoft.com)

混合實境是實體環境與數位世界混合的結果。混合的實境是人類、電腦和環境互動的全新演進，並且解放了以前僅限於想像的可能性。 這是藉由提升電腦視覺、圖形處理能力、顯示器技術和輸入系統所達成。「混合實境」一詞最初是由Paul Milgram和Fumio Kishino在1994年的論文《混合實境視覺顯示器分類法 (A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays)》中所提出。他們的論文提出了Virtuality Continuum的概念，並著重於分類法分類套用至顯示器的方式。從那時起，混合實境便不只應用於顯示器，還包含了環境輸入、空間音效和位置等。

環境輸入和認知

圖二 : 電腦、人類與環境之間的互動。(source: microsoft.com)

過去數十年來，探索人類與電腦輸入之間的關聯性，有一個廣為研究的專業領域，稱為「人機互動」或HCI。人類的輸入方式會透過各種不同的方式進行，包括鍵盤、滑鼠、觸控、筆跡、語音，甚至是Kinect的框架追蹤。隨著感應器和處理方面的提升，逐漸使環境中的電腦輸入形成新的區域。電腦與環境之間的互動是有效的環境理解或「感知」。 環境輸入會擷取諸多事物，像是使用者所處的位置、表面和邊界、環境光源、環境音效、物件辨識和位置等。

而現在，電腦處理、人類輸入和環境輸入這三個的組合，樹立起建立真正混合實境體驗的機會。實體世界中的移動可以轉譯成數位世界中的移動，而實體世界的界限也可能會影響數位世界中的應用程式體驗，例如遊戲進行。 如果沒有環境輸入，體驗就無法混合實體與數位實境。

擴增與虛擬實境

圖三 : MR實體世界的實體界限會以數位方式出現在體驗中。

現今市場上大部分的智慧手機幾乎都沒有環境理解功能。因此，他們所提供的體驗無法混合實體和數位實境。在實體世界的影片串流上重疊圖形的體驗即為「擴增實境」。遮蔽視覺檢視來呈現數位體驗的體驗即為「虛擬實境」。而在這兩個極端之間的體驗，即為「混合實境」，其解釋如下：

‧ 從實體世界開始，放置數位物件，如同真實存在一般。

‧ 從實體世界開始，另一個人的數位表示法，顯示他們在留言時所處的位置。換句話說，即為不同時間點表示非同步共同作業的體驗。

‧ 從數位世界開始，實體世界的實體界限會以數位方式出現在體驗中，以協助使用者避開實體物件。

MR裝置和體驗

有兩種主要的裝置類型可提供Mixed Reality體驗：

1. 全像攝影裝置。這些特性是由裝置將數位內容放在真實世界中的功能來表示，如同真實存在一般。

2. 沉浸式裝置。 這些特性是由裝置建立「目前狀態」的功能來表示，隱藏實體世界，並以數位體驗取代。

圖四 : 兩種主要可提供Mixed Reality體驗的裝置(source: microsoft.com)

MR發展挑戰

宇萌數位科技在發展MR的過程當中，累積了不少相關的開發經驗。他們認為，擴增實境AR技術發展至今，最關鍵的難題始終離不開如何將虛擬的物件「持續穩定地定位在真實環境中」，因為只有持續而穩定地定位，虛擬與真實結合的體驗才會更強烈。目前定位技術較為成熟的包括影像辨識，或者如臉部辨識、SLAM（Simultaneous localization and mapping）、室內定位等定位演算法，都仍在不斷地進步中。

至於虛擬實境VR，最大的難題在於「頭戴顯示器的重量和舒適度」，畢竟使用者並不願意帶著笨重的頭盔來體驗虛擬世界。只有減輕重量，提供更舒適的配戴，才能延長使用時間，給使用者更舒適的虛擬體驗空間。

而混合實境MR的發展的難題則與AR、VR非常類似，就如同它混合了AR、VR的特色一樣，同時包含了AR「持續穩定地定位在真實環境中」、和VR的「頭戴顯示器的重量和舒適度」等這兩個問題，都亟需要被解決。

MR應用現況

目前在應用方面，AR以商業使用居多，其它還有用在遊戲、導覽等。而虛擬實境VR則多應用在遊戲、模擬訓練上，只要戴上頭戴顯示器進入虛擬的世界，就可以避開真實操作訓練時的危險，或是避免付出昂貴的設備代價。一旦在VR世界中熟練之後，再到現實進行真實的訓練。至於混合實境MR的發展，宇萌數位科技認為，目前因硬體成本較高，開發和應用上需要一定的費用投入，且技術上需要克服的問題較多也更為複雜，使得目前市場上的應用少，僅少部分的遊戲和專業領域有使用。不過，隨著微軟、Magic Leap等國際大廠都相繼提出非常多的未來概念，相信在不久的未來就會更廣泛應用於市場上。

結語

從AR、VR、到混合實境MR，其最重要的挑戰莫過於「應用場景」。過去在智慧手機不發達的年代，一般人從未想像過訊息傳遞、購物、學習、查詢交通時間、訂票，或者觀看新聞等這些生活中的大小事，都可以快速的透過智慧手機來完成。而包括AR、VR、MR等這些實境科技也是一樣的道理，隨著虛擬技術日漸成熟，未來勢必也將會為我們的生活帶來更多的想像。

**刊頭圖（source：microsoft.com）