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3、虛擬現實矛盾修飾與重複修飾


  麥克.哈默(是全球首屈一指的企業名醫或者所謂的「企業形象再造工程師」)將「企業變革」形容為一種幾乎要變為重複修飾的矛盾修飾(基礎穩固的大企業卻需要變革!)。所謂「重複修飾」,是指像在「某人自己的心目中」這類重複累贅的表述;而矛盾修飾,則是像「人工智能」或「飛機食品」等顯而易見的矛盾組合。重複修飾和矛盾修飾是否恰好相反,還有爭論的餘地,但倘若我們要頒發「最佳矛盾修飾獎」,那麼「虛擬現實」一詞一定榜上有名。

  假如我們把組成「虛擬現實」一詞的「虛擬」和「現實」兩個部分看成「相等的兩半」,那麼把「虛擬現實」當成一個重複修飾的概念似乎更有道理。虛擬現實能使人造事物像真實事物一樣逼真,甚至比真實事物還要逼真。

  比如說,飛行模擬,這一最複雜和使用時間最久的虛擬現實應用,就比駕駛一架真正的飛機還要逼真。剛訓練出來的、但已練就一身好本領的飛行員之所以能在初試牛刀時就駕駛一架滿載乘客的「真正」波音747客機,原因就是他們在飛行模擬器上學習駕駛技術,要比他們在真正的飛機上學到的還要快、還要多。在模擬器中,飛行員會置身於在現實世界裡可能不會出現的所有罕見的情況中,包括飛機幾乎相撞或裂成幾段。

  另外一個具有社會意義的虛擬現實應用,就是汽車駕駛學校的駕駛訓練。在一條濕滑的路上,突然有個小孩衝到兩輛汽車中間,如果從未經歷過這種情況,誰也不知道自己會作何反應。虛擬現實容許我們「親身」體驗各種可能發生的情況。身臨其境

  虛擬現實背後的構想是,通過讓眼睛接收到在真實情境中才能接收到的信息,使人產生「身臨其境」的感覺,更重要的一點是,你所看到的形象會隨著你視點的變化即時改變,這就更增強了現場的動感。我們對真實空間的感覺來自於各種視覺線索,例如物體的相對體積、亮度以及在不同角度上的運動情況。其中最強烈的線索來自於雙眼透視,由於左右眼看到的形象並不相同,雙眼同時使用時就會產生特別強有力的效果。把這些不同的形象合成一個三維圖像,也就構成了立體視覺的基礎。

  每隻眼睛的深度知覺略微不同,造成了兩隻眼睛所看到的形象不盡相同。這種現象稱為視差。當近距離觀察物體時(假如在6英尺以內),視差的效果最為顯著。距離較遠的物體基本上會在兩眼上投射相同的影像。你有沒有想過為什麼立體電影裡總是有許多近距離內來來回回的動作?為什麼影片裡的物體總是朝觀眾席裡飛來?因為那些移動正是設計在立體影像的最佳效果距離之內。

  虛擬現實的典型道具是一個頭盔,上面有兩個護目鏡般的顯示器,每隻眼睛對應一個顯示器。每個顯示器都顯現稍微不同的透視影像,與身臨其境時的情景完全一樣。當你轉動腦袋的時候,影像會以極快的速度更新,讓你感覺彷彿影像的變換是因你轉頭的動作而來(而不是電腦實際上在追蹤你的動作,後者才是實情)。你以為自己是引起變化的原因,而不是經由電腦處理後所造成的一種效果。

  視覺經驗的真實程度是由兩個因素共同決定的。其一是圖像的質量,即圖像中顯示的邊和其間結構的數量的多少,數量越多,質量越好。其二是響應時間,即畫面更新的速度,速度越快越好,響應時間越短越好。這兩個變數都要求電腦具有十分強勁的威力。直到最近,對大多數的產品開發商而言,這樣威力強大的電腦還不可得,現在情況剛剛有了改變。

  虛擬現實技術早在1968年就已誕生,當時第一個頭戴式的顯示系統正是由伊凡.蘇澤蘭製造成功的。後來,美國國家航空和宇宙航行局以及國防部所作的研究,為太空探索和軍事應用開發了一些價格昂貴的虛擬現實原型機。虛擬現實特別適合用在坦克和潛水艇操作訓練上,因為在「真實的」戰爭中,同樣必須透過望遠鏡或潛望鏡來觀察外面的景象。

  直到今天,當我們擁有了威力強、成本低的電腦時,才可能把虛擬現實技術當作一種滿足消費者娛樂目的的媒介。而在虛擬現實的新面貌中,絕對少不了令人驚恐萬狀的鏡頭。侏羅紀公園探險

  「侏羅紀公園」可以讓你體驗到虛擬現實的驚人效果。但是和同名電影或書不同的是,在虛擬現實的侏羅紀公園裡,並沒有一條故事的主線。在這裡,邁克爾.克萊頓的任務就像舞台設計師或遊樂場設計師一樣,是賦予每隻恐龍不同的外貌、個性、行動和目的。模擬的恐龍動起來之後,你走入它們中間。這不是電視,也不必跟一塵不染的迪斯尼樂園一樣。這裡沒有擁擠的人群,沒有長長的隊伍,也沒有爆米花的香味,有的只是恐龍的糞便。你就好像走入了史前的叢林中,而且這裡可以顯得比任何真正的叢林都更加危險。

  未來的大人和孩子都可以用這種方式自娛。由於這些幻象全部經由電腦處理而產生,並非真實的情境,因此也就無需受實物大小或發生地點的限制。在虛擬現實中你可以張開雙臂,擁抱銀河,在人類的血液中游泳,或造訪仙境中的愛麗絲。

  目前的虛擬現實還有不少缺點和技術上的失誤,必須加以克服之後,才能使它具有更廣泛的吸引力。例如,低成本的虛擬現實就深受階梯狀不規則圖形的困擾。當影像移動的時候,這種鋸齒狀的圖形顯得更不穩定,因為它們看起來好像在移動,但卻不一定與畫面移動的方向一致。想一想水平線的樣子,一條非常平直的水平線。現在稍稍把它傾斜一點,水平線中央就會出現一段鋸齒形狀,然後再傾斜一點,又出現第二個、第三個和更多的鋸齒地帶。這些鋸齒看起來彷彿在移動,直到這條線終於傾斜成45度角,則線上相鄰像素所組成的鋸齒排成了一個樓梯形,一個挨著一個,簡直難看極了。總是慢半拍

  比這還要糟的是,虛擬現實的速度還不夠快。所有的商業系統,尤其是許多電子遊戲生產商即將推出的新產品,都有慢半拍的問題。當你轉動頭部的時候,影像會很快地改變,但是還不夠快。圖像總要慢半拍才出現。

  三維電腦圖形剛出現的時候,人們使用各式各樣的立體眼鏡來達到觀看效果,有時是廉價的偏光鏡片,有時則是較昂貴的電子快門,會輪流讓雙眼接收不同的影像。我還記得,我第一次操作這類裝置時,所有的人——不是大多數人,而確確實實是每個人——生平第一次戴上這種眼鏡、並在屏幕上看到立體圖像後,都會把頭轉來轉去,想看看圖像怎麼變。結果就和看立體電影一樣,圖像並沒有改變。把頭轉來轉去沒什麼用。

  人們這種「扭動脖子」的自然反應正說明了一切。虛擬現實必須緊密配合對用戶的動作和所在位置的感應,讓觀看者能夠引發圖像的變化,而不是完全由機器來控制。重要的莫過於電腦能跟蹤頭部的轉動並能回應它的快速變化。圖像更新的速度(頻率響應)實際上比分辨率更為重要。由此可見我們的運動神經系統是多麼敏銳,即使最輕微的反應遲鈍也會破壞整個感官經驗。

  大多數的製造商大概都會完全忽略這一點,而把早期拚命強調圖像的高分辨率的虛擬現實系統推向市場。這樣做的結果是犧牲了響應速度。其實,假如他們減少圖形顯示,加強圖像的防鋸齒技術,並且加快響應速度,那麼他們所提供的虛擬現實體驗將會更加令人滿意。

  另外一個辦法是,完全放棄為左右眼分別提供不同透視影像的頭戴式顯示器,而改用所謂的自動立體效果技術,讓真實的物體或全息影像在空中浮現,使雙眼一起收視。《星球大戰》與全息術

  到下個1000年中的某個時候,我們的孫子或曾孫將以一種新的方式觀看足球比賽(如果還那樣叫的話)。他們會在咖啡桌(如果還那樣叫的話)旁來回移動,讓8英吋高的球員在起居室(如果還那樣叫的話)中任意馳騁,把一個半英吋高的足球踢來踢去。這個模式與早期虛擬現實的想法完全相反。無論你從哪個角度觀看,都能享受極高的分辨率。無論你朝什麼地方看,你看到的都是在空間浮動的三維像素。

  在《星球大戰》(StarWars)這部影片中,R2D2就用這種方式,把莉亞公主的影像投射在歐比王的地板上。美麗的公主變成了投射在空間中如幽靈般的幻影,從任何角度(原則上說)都能看得見。這種特殊效果,就像《星際旅行》和其他科幻電影中的類似效果一樣,無意間造就了一批對全息一類技術麻木淡漠的觀眾。我們在電影中看過太多類似的鏡頭,因此誤以為這種技術很容易。

  事實上,發明白光全息術(今天這種技術普遍用在信用卡上)的麻省理工學院教授斯蒂芬.本頓花了二十多年的時間,借助於價值上百萬美元的超級計算機的力量,運用了幾乎無價的特殊光學儀器,再加上十幾位出眾的博士生孜孜不倦的努力,才得到了(與你在電影中所看到的)類似的效果。

  全息術(holography)是匈牙利科學家丹尼斯.蓋博於1948年發明的。用最簡單的話來說,全息圖像(hologram)就是把一個情境中所有可能的景象聚集在一個光調製模式下的單一平面上。隨後,當光束通過這個平面、或被這個平面反射的時候,原先的景像會在空間中以光學方式重組,成為立體影像。100萬倍的分辨率

  在不斷改進顯示技術的精益求精的競賽中,全息術一直是一匹實力難測、有可能後來居上的黑馬。其中一個原因是全息術要求極高的分辨率。你的電視應該有480條可見的掃瞄線(也可以比這少得多),假如你的電視屏幕的高度是10英吋,那就是說你的電視機(在最佳狀態下)每英吋有差不多50條掃瞄線。全息術需要的分辨率是每英吋5

  條掃瞄線,即需要比你的電視機高出1000倍的水平掃瞄線。更糟的是,分辨率意味著在水平和垂直方向同時掃瞄,這樣全息術所需要的分辨率就是今天電視的1000倍,也就是100萬倍。你在信用卡甚至某些國家的鈔票上能看到全息影像的原因之一,正是因為這種分辨率需要非常複雜、難以仿造的印刷技術。

  本頓和他的同事們之所以在全息技術方面有所建樹,是因為他們聰明地找出了人類的眼睛和感覺系統真正的需求,並把它與自然的全息圖像所能製造的東西加以對照。既然人類的眼睛是影像的接收器,那麼向它呈現大多它無法分辨的細節就是一種愚蠢的做法了。同樣地,本頓注意到我們注視空間中正在形成的影像(從空間中取樣)的方式,和我們注視電影中單個畫面(以時間來取樣)的方式如出一轍。慢動作的影像差不多是每秒30幀畫面(60個掃瞄場)。由此,與其製造一個能夠反映所有視點的全息圖像,不如把它做成每英吋上有一個視點而省略掉中間的其他數據的影像。他成功了。

  除此以外,本頓和他的同事們還注意到,我們的空間感在很大程度上是一種水平空間感。由於並列的雙眼的視差,而且由於我們的視線總是沿著近平水平的方向移動,因此在我們對空間的感覺中,水平視差比垂直視差(上下的變化)重要得多,水平視差所捕捉的空間信號佔了絕大多玖。假如我們的眼睛是一隻疊在另一隻的上面,或是我們經常在樹上爬上爬下,情形或許不同。但事實卻非如此。事實上,水平視差對視覺的影響太大了,本頓後來決定根本不去考慮垂直視差的問題。

  因此,媒體實驗室所展示的全息影像幾乎都沒有垂直視差。當我們向來訪的人介紹本頓實驗室外懸掛的一組全息樣品時,他們根本沒有注意到這些樣品是沒有垂直視差的。事實上,一旦我告訴他們這些圖像沒有垂直視差時,他們都會彎下腰來、再踞起腳尖反覆地細看,最後才真的相信。

  空間取樣結合水平視差(完全忽略垂直視差)的結果是,在本頓小組的手中,與製造一個全分辨率的全息影像相比,如今只需要:%的電腦計算能力,就能得到這種新的影像。由於這個原因,他們製造出了全世界第一個全彩的、由有深淺明暗變化的形體所構成的實時全息影像。它自由地漂浮在空中,其大小和形狀相當於一個茶杯或「矮胖」的莉亞公主。整體大於部分之和

  顯示的質量確實不單和視覺有關。它是一種典型地運用了其他感官體驗的收視經驗。各種感宮構成的整體的確大於部分之和。

  在高清晰度電視剛剛萌芽的時候,當時在媒體實驗室工作的社會科學家拉斯.紐曼進行了一個劃時代的實驗,測試觀眾對顯示質量的反應。他安裝了兩套一模一樣的高清晰度電視和錄像機系統,放映一模一樣的高質量錄像帶。不過,他在A組用的是錄像機的普通音質和電視機的小揚聲器,而在日組中,則使用了很棒的揚聲器,可以播放出比CD還要好的音質。

  結果令人吃驚。許多實驗對像報告說日組的圖像清晰得多。事實上,兩組影像的品質完全一樣。但B組的收視經驗卻好得多。我們傾向於把感官經驗作為一個整體來加以判斷,而不是根據各個部分的經驗來加以判斷。虛擬現實系統在設計上有時忽略了這個重要的觀察結果。

  在設計軍事坦克訓練器的時候,人們花了很多心血,來達到最高的顯示質量(幾乎不計任何代價),希望獲得的效果是,當你注視顯示器的時候,幾乎就和從坦克的小窗口看出去一樣。這個想法挺好,但在不斷增加掃瞄線數目上進行了艱苦卓絕的努力之後,設計師才想到可以引入一種價格低廉、會稍稍震動的運動平「台。設計師又在此基礎上增加了一些額外的感官效果——坦克的馬達聲和軋過地面的聲音棗結果整體感覺十分逼真,設計師因此可以減少掃瞄線的數目,而不會影響整體視覺效果。無論如何,這個系統看起來和感覺起來很真實,已經超過了原來的要求。

  經常有人間我,為什麼我吃東西的時候要戴著眼鏡,因為我顯然不需要眼鏡,也能看得見食物和刀叉。我的回答很簡單,當我戴著眼鏡的時候,食物顯得更加美味可口。能夠清楚地看見食物是飯菜質量的一部分。

  「看」和「感覺」相得益彰。
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