無論是2013年Google發表以擴增實境(Augmented Reality, AR)應用為主的Google Glass或是今年由Samsung與HTC異軍突起的頭戴裝置虛擬實境(Virtual Reality, VR)應用，科技文創應用總是前幾名被提出來的示範應用場域，因此本文將逐步帶領讀者瞭解AR/VR應用的產業發展趨勢，並進一步剖析頭戴裝置應用於文創科技領域應用的機會與挑戰。
2015年Digi-Capital預估2020年時，AR與VR整體軟硬體產值將達到1,500億美金(圖1)。其中又因為AR能夠廣泛應用到工作、導覽及娛樂等應用場域，估計將比VR有更多的發展機會與產值。
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| 圖1 AR與VR整體軟硬體產值成長圖 |
智慧頭戴裝置可以藉由使用型態來分類，如表1所示：
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| 資料來源：網路收集，作者自行整理 |
(1)提供AR應用的穿透式智慧頭戴裝置，此類型的裝置多以眼鏡式或是頭盔的造型呈現，藉由虛擬物件疊合於真實世界中。
(2)提供VR應用的沉浸式智慧頭戴裝置，此類型的裝置多以包覆式的造型呈現，提供使用者一封閉式空間操作進行虛擬化體驗。
(3)因影像處理技術及裝置硬體不斷強化，也有相關資料將提出Mixed Reality(混合實境)一技術名詞，基本上讀者可以將其想像為進階版的AR應用技術，可提供更自然的3D物件疊合。
目前市售AR裝置如表2所示，因相對於VR裝置其研發技術難度較高，所以初期大部分仍先以提供給開發者研發使用為主，目前除了Epson BT-200以消費者族群的家庭娛樂應用為主，其餘業者仍先鎖定企業應用族群，因此定價方面也較高。
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| 資料來源：網路收集，作者自行整理 |
VR裝置市場應用則單純許多，目前進入此市場的業者多鎖定於家庭娛樂為主，提供特定主題的3D立體化的影音體驗，滿足使用者身歷其境的期望與想像，各家硬體規格上差異不大，主要的關鍵因素(決勝點)預期將會落在內容的設計與製作(表3)。
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智慧展示開啟文創場域新商機
根據MIC的全球導覽市場統計資料指出：美國有近兩萬座博物館，每年創造210億美金的產值；歐洲光是荷蘭與比利時北部就有超過兩千座博物館，兩萬五千名從業人口與志工，創造20億歐元周邊收益；而台灣的博物館家數也超過四百七十六家，到訪人次近兩千萬人次，在2013年全國參與藝文活動一年達兩億六千萬人次，成長率高達52%、每年國際專業展覽超過六十五場，產業規模排行亞洲第6，成長率第1。
由這些統計資料可看出科技文創應用市場是非常龐大且可觀的。因此無論國內外文創場域皆積極尋求透過更智慧的展示、更豐富的商品及更真實的體驗來吸引更多的人潮。
此部份的實際應用實例包含：
．Google Art Project--數位文化內容服務
*2011年2月開始上線的Google Art Project為一整合各國美術館藏的線上觀賞平台，包括全球一百五十一個美術館超過三萬項展品。
*2013年3月Art Project將實體導覽搬上Google，每月將邀請全球知名文化機構之策展人、博物館總監等針對特定藝術作品或展覽提供精闢之藝術見解與導覽。
．Museum of London--科技化展示服務
*博物館擴增實境導覽服務、館藏兩百多張歷史照片轉化為App地圖上之歷史記憶點。
*觀眾透過NFC手機感應即可開啟導覽影片、音頻訊號、遊戲或其他資訊，使參觀展覽這項活動更具互動性，提高日後在度上門造訪之機率。
．Beam--無障礙導覽系統
*2015年5月合宜科技與博物館合作無障礙設計系統，以Beam智能系統帶給行動不便者或無法出國者，可以如臨其境的參觀各地博物館。Beam是配備攝影機的視訊螢幕，裝置底下輪子會跟著使用者操作方向移動。使用者只要在自己電腦前面操作滑鼠，便可開始導覽。
*Beam已與八座博物館合作，包含：舊金山迪洋美術館、西雅圖藝術博物館、聖地牙哥美術館、底特律藝術博物館，以及聖地牙哥航太博物館等。
．Expeditions Pioneer Program--校園體驗
*配戴VR裝置可即時觀看虛擬景點。
*可從畫面中進行標記重點。
提升導覽體驗 視覺化方案興
雖然文創場域積極結合科技進行導覽輔助，但也充滿了挑戰。目前的智慧手機導覽(搭配QR Code與Beacon)為最普遍的應用(圖2)，但仍存在以下問題：
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| 圖2 智慧手機導覽應用示意圖 |
(1)觀眾需集中於印刷標記前，同時QR Code的印刷也影響展場與作品視覺，顯示於手持裝置上的資料也分散了觀展焦點。
(2)現有的室內定位技術(WiFi、Beacon)，難以達成精確定位且無方向性，可能發生作品在觀賞者後方，手持裝置卻跳出作品解說訊息等錯誤動作。
為了解決以上問題，筆者帶領團隊藉由搭配智慧眼鏡研發視覺化導覽解決方案(圖3)，可運用之範圍包含美術館、博物館、展覽策劃單位及教學機構組織等，改變傳統展覽的會場呈現思維，創造出不同的使用經驗。
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| 圖3 智慧眼鏡情境應用示意圖 |
整體應用情境說明如下：考量裝置電力問題因此將先透過BLE+IMU定位技術做為大區域的辨識(Zoom Based)，可提供導航及整區的介紹，而細部圖像定位技術則使用於單件作品的辨識，如此一來可在不破壞現場裝潢的狀況下，提供民眾最舒適的導覽環境應用(圖4)。
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| 圖4 視覺化導覽系統應用示意圖 |
本解決方案關鍵技術與特點說明如下：
視覺化定位定向技術
本技術架構可分成偵測(Detection)、辨識(Recognition)及定向定位(Positioning)三個主要的模組區塊，如圖5所示，偵測模組可快速從影像中從找出候選標籤的所在位置，再經由辨識模組將標籤(灰階)影像轉換成二元(黑白)影像後並抽取編碼資訊，進一步檢查編碼資訊是否符合規範，同時確認是否為有效標籤；當確認為有效標籤時則將其標籤所在影像空間的特徵點位置傳遞至定位定向模組，最後透過光學原理中的Pinhole Camera Model演算法求得使用者相對影像的位置及姿態。
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| 圖5 視覺化定位定向技術架構圖 |
紅外線隱形編碼技術
為了不影響參訪者視覺及不影響展館的設計，本解決方案運用人眼不可見光的波長產生特殊影像編碼，如圖6所示，左方為使用者視角為正常的影像，右方則為智慧眼鏡透過紅外線濾片後取得的影像，因為濾除了其他波長光源因此可以看見紅外線編碼標籤。
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| 圖6 紅外線隱形編碼示意圖 |
此紅外線編碼標籤可透過投影燈或自主發光元件(如：燈板)，創造人眼不可見的影像，標籤可投射在牆面、作品本體、地面，可以在各種位置與角度隨意投射(圖7)，不影響觀眾視覺或結合作品說明牌使用。再搭配上述視覺化定位定向技術提供多視角功能應用，可依使用者觀賞的角度，提供不同的解說資訊。
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| 圖7 多視角應用示意圖 |
環境布建工具
以視覺為基礎的定向定位技術，通常會藉由數個到數十個影像空間的特徵點(2D)與實際空間的特徵點(3D)之對應點的關係，利用Pinehome Camera Model(如圖8所列之方程式)產生一個線性系統(Linear System)，找出平方差最小的最佳解。
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| 圖8 影像空間(2D)與實際空間(3D)之特徵點對應關係的表示法 |
實務上，若要從一張影像中知道相機所在的位置與姿態時，則必須先取得影像特徵點位置、相機內部參數及物件特徵點位置。影像特徵點位置可透過偵測與辨識等演算法取得；相機內部參數通常會於離線階段時透過校正演算法事先取得；物件特徵點，一般來說則由人工實際丈量方式取得，但實務上常因為環境因素限制(圖9)，導致不容易進行量測。因此本解決方案也提供了一自動化量測工具，協助使用者解決實務上環境布建與測量問題。
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| 圖9 環境布建挑戰示意圖 |
視覺化導覽解決方案特色包括：
．第一人稱視角導覽：以第一人稱視角進行導覽，在觀賞作品的同時，毋須任何操作，自然而即時地提供正確導覽資訊，如同貼身在耳邊適時提供導覽服務。
．毋須操作，看向何處導覽至何處：針對參觀展覽的需求，研發特有的定位定向解決方案，毋須繁複的無線訊號及資料計算，增進資訊的即時性與精準度。
．豐富的互動應用加值功能：可結合週遭環境感測器，依據使用者位置，提供不同的內容資訊，提供更多元的動態互動機制，如：影音串聯、大螢幕互動遊戲等。
AR自然直覺發展潛力佳
針對文創科技應用，VR裝置將可提供展區特定主題的3D影音體驗，讓使用者具有身臨其境的感覺，但現有的裝置體積與型態都較為笨重，因此建議在一獨立空間使用較能發揮其特點；而AR裝置則可提供更多元的互動，如作品解說、路線指引等，但目前的可視角度仍偏小且佩戴舒適性亦有待強化，因此短期內建議仍以輔助提示的訊息應用為主。
(本文作者任職於資策會智慧網通系統研究所)