產業技術評析

2017年在日本東京舉辦的IVR(工業用三維虛擬影像技術展) 2017大型展覽與綜合研討會，是日本年度最大3D影像技術與工業應用展覽。本次IVR 2017吸引了來自世界各地的2,454家展商和88,554 人次參加。同步舉辦的展覽包含M-Tech(東京機械要素及技術展)、DMS(設計工程及製造解決方案展)、MEDIX(醫療設備開發及製造展)。IVR 2017 五大展場重點則是包括AR/VR技術及設備(動態視覺解決方案、3D影像投影)、前瞻3D人機介面(虛擬觸覺回饋系統)、動作捕捉辨識技術及3D攝影機/3D掃描儀(工業生產動作分析、開發車用、健康等應用)等主題。如圖一，本次參展廠商以日本展商為主(85%)，共有2,110家日本廠商參展，國際展商則有來自中、韓、台、德、美等17個國家參展。
 

資料來源：japan-mfg.jp; 工研院IEK ITIS研究團隊(2017/07)
圖一 日本3D影像技術與工業應用展覽展場資訊
 

資料來源：IEK ITIS研究團隊(2017/07)
圖二 IVR 2017 五大展場重點
 

一、展場重點
 

1.Christie交互式3D投影技術同時展現藝術與技術，打造商用公眾顯示新風貌
 

科視Christie在Mini Cooper轎車上進行的交互式3D投影映射藝術展示，精彩呈現日本著名藝術家Kashihara Shinpei(柏原晉平)的作品，Christie Pandoras Box同時展現藝術與顯示技術，打造商用公眾顯示新風貌。科視Christie另外還展示了Christie Captiva 3D系統，搭建交互式大螢幕3D系統顯示，專為設計師和工程師展現出概念與現實的轉換，同時也吸引大批參觀者。交互式3D投影技術未來能夠同時結合實物與影像短片，並以 3D 影像顯示的展示場域。並透過特殊軟體處理、一個投影機，把 3D 影像短片投射在實物上，令展示場域不單能夠出現實物，也能夠顯示互動影片，打造未來商用公眾顯示新風貌。
 

資料來源：Christe; 工研院IEK ITIS研究團隊(2017/07)
圖三 Christe展出交互式3D投影技術
 

2.日本Binery株式会社展出虛擬觸覺技術
 

3D虛擬互動系統輸入技術以手勢辨識為首要關鍵，主要有光學技術與電磁波技術兩大發展方向，光學技術中有結構光、飛行時距(TOF)、雙目測距三種，電磁波技術中有毫米波雷達。結構光相關技術與專利主要被Apple公司所涵括、毫米波雷達相關主要技術與專利則被Google公司所涵括，飛行時距、雙目測距兩項技術領域是新創業者或相關業者布局重點。3D虛擬互動系統輸出技術，則以觸覺回饋為首要關鍵，主要有力回饋機制、溫差機制、超音波機制。本次IVR 2017 日本Binery株式会社也展出最新虛擬觸覺回饋技術。如圖四，手套式穿戴裝置採力回饋技術，可以在模擬實物手持感以及觸感。現場試用相關裝置，手持物品的感覺相當真實。
 

資料來源：Binary.com; 工研院IEK ITIS研究團隊(2017/07)
圖四 Binery株式会社展出手套式穿戴裝置
 

二、From VR to Telexistence- TELESAR V重現阿凡達情境
 

電影阿凡達裡行動不便的男主角傑克操縱著身長2.7至3.7公尺的納美人（Na'vi）在潘朵拉星球上馳騁的情景令人印象深刻，日本東京大學名譽教授舘暲在IVR 2017研討會中所談論的遠端遙控機器人，就是能和阿凡達一樣生動模仿人類動作的虛擬機器人「Telesar V」。Telesar V能夠將遠處正在操控的駕駛員所做的動作完整呈現出來，要實現這樣的應用，Telesar V操作者的頭盔、背心與手套上的系統，會對機器人發送指示，讓機器人能模仿操作者的每一個動作。在此同時，機器人身上的感應器也會不斷傳送資訊，並將之轉換為操作者的感受知覺。操作者戴的人造纖維薄手套上有整排半導體與小馬達，讓操作者能「感受」到機器人的手觸摸物體的感受，無論是表面的光滑或粗糙，還是溫度的冷熱。這樣的遠端遙控機器人技術，未來也可以應用在像是福島核災現場等高危險性又需要人採取高技術性操作的場域。
 

資料來源：Tachi_Lab; 工研院IEK ITIS研究團隊(2017/07)
圖五 TELESAR V虛擬機器人與設計結構示意
 

三、IEK View
 

在各式商用與消費用的資通訊解決方案中，一直存在3D互動的需求，但目前解決方案仍奠基在2D科技基礎上，3D互動系統科技基礎概分為「輸入」與「輸出」兩部分。手勢交互是人類與生俱有的互動語言，因此自然成為人機交互介面發展的關鍵技術，其中「手勢辨識」已成為3D互動系統輸入技術首要發展關鍵。輸出部分，人類五感之觸覺除了輔助視覺與聽覺構築人的認知系統，更是手勢交互系統的關鍵回饋技術。建立完整的輸入與輸出的3D互動系統技術，可以提供各種應用場域對於3D互動需求的解決方案。讓3D實境不只看得到還能摸的到。例如對著空氣揮舞而可以清晰感受到觸覺回饋，大幅提升使用者的體驗。未來佩戴虛擬實境或擴增實境的裝置時，將不只看到虛擬影像，更可藉互動、觸摸，感受其紋理與質感。本次日本IVR 2017大展中不論是產業界或是學界之前瞻研發也都看到了這樣的國際趨勢。未來也可將台灣現有的 AR/VR平台整合穿戴式裝置與整體應用，包括台灣體感科技廠商、數位遊戲開發商、電腦動畫技術以及AR/VR應用與平台開發廠商等，發展下世代虛擬互動系統關鍵技術平台及建構完整產業生態體系。
 

(本文作者為工研院IEK執行產業技術前瞻研究與知識服務計畫產業分析師)