要前進元宇宙,先不論軟體面,光是VR設備帶來的暈眩問題,就是現存難解的一大障礙。
「目前的VR成像方式是人為的,我們只是回歸最初的原點:人眼是怎麼看東西的?」PetaRay(兆輝光電)創辦人,同時也是台灣大學特聘教授的陳宏銘,透過光場的原理,解決AR、VR穿戴裝置造成的頭暈、噁心問題。
為何戴VR頭盔會頭暈想吐?元兇叫「視覺輻輳調節衝突」
在體驗AR、VR場景時,最常被詬病的問題是:長時間觀看容易造成眼睛痠痛、頭暈,甚至有想吐的現象,這也成了AR、VR產業想邁向「元宇宙」時的一大絆腳石。無論是產界、學界都一直左思右想,希望透過更精密的演算法或硬體設施,來解決這個難題。
想解決問題,首先需要了解問題成因。造成這種不適感的最大原因,來自於AR、VR科技所營造的虛擬現實,與人眼成像的機制發生衝突,進而讓眼睛與大腦產生錯亂、疲乏的感受,稱之為「視覺輻輳調節衝突(Vergence Accommodation Conflict,VAC)。」
簡單來說,當我們在「看」一個東西時,有2個很重要的機制正在發生:「輻輳作用(Vergence)」與「調節作用(Accommodation)」。
「輻輳作用」指的是我們的雙眼依據物體遠近,自動調整角度的過程。舉例來說,當你抬頭看窗外遠景,你的雙眼幾乎是平行向前看的,然而若現在將一隻手指放在眼前,你會發現你的眼球不自覺地向內轉動,就像是鬥雞眼一樣。
「調節作用」則是眼球中水晶體依據物體遠近調整厚度,以聚焦想看的東西的過程。物體離眼球越近,所需要的焦距越短,水晶體就會調整的越厚,反之亦然。
接者,我們的大腦會依據輻輳作用中的眼球角度,作為判斷物體遠近的資訊,進而告訴水晶體需要如何調節厚度,才能聚焦在我們要看的物體上。
問題來了:當我們帶上AR裝置時,虛擬世界中的3D成像有遠有近,眼球的輻輳作用也開始進行,然而此時成像卻是一直固定在螢幕上。2種「衝突」的資訊讓我們的雙眼不斷在視覺「輻輳」與「調節」作用間調整,故稱之為「視覺輻輳調節衝突」,也是造成暈眩、噁心的一大主因。
視覺輻輳調節衝突這顆燙手山芋,便是PetaRay積極想替AR、VR產業解決的問題。
從「人為何能看見世界?」出發,打造自然光場
傳統的VR頭盔透過分別產生左眼與右眼的畫面,營造出空間的立體感與沈浸感,進而讓人感覺彷彿置身另個虛擬世界。不過如同前述所言,這便會產生視覺輻輳調節衝突。
PetaRay跳出過往VR成像的原理,而回到最初的原點思考:人為何能看見世界?
人的眼睛之所以能看見世界,是因為可見光打到物體後,會反射無數的光束到我們的眼球中,在視網膜成像後,透過視神經傳到大腦,進而產生「視覺」。而這些光線的所有集合,簡單來說,便是「光場」。
PetaRay創辦人陳宏銘為國立台灣大學特聘教授,專長便是光場的研究與應用,全台第一部光場相機便是他的發明,這種相機由於是捕捉光場而非光線,因此在低光及影像高速移動的情況下,仍能準確對焦拍出清晰照片。
「目前的VR成像方式是人為的,我們就是回到原點去想:人眼是怎麼看東西的?是利用光場的原理。我們就只是重建世界的光場給你看而已。」陳宏銘說道。
他們開發出來的「光場投射模組」能自由控制射出光線的方向、強度與色彩,讓虛擬影像的光不再投影到平面,而是透過半穿透、半反射的光學元件,與自然環境光線結合,一同投射到視網膜上。透過打造就像真實世界裡自然場景的光,人眼便能用最原始的方式,自然的對焦於物體,舒服的探索虛擬世界。
如此一來,一直困擾AR、VR應用的視覺輻輳調節衝突便不會發生。除了不會頭暈之外,也更容易連續性聚焦。想像一下未來在抓寶可夢時,皮卡丘便能跟周圍景象有著一樣的遠近感,這樣感覺是不是更像在現實世界找東西、抓怪獸了。
此外,PetaRay不需用到傳統的眼球追蹤技術,避免了耗電、延遲的問題,新技術也更為輕巧。PetaRay的技術可讓使用者可以長時間觀看AR、VR、MR內容而不頭暈,也能讓頭盔體積大幅縮減,更符合目前市面上的眼鏡設計。
離開學術舒適圈!從學研團隊蛻變成新創公司
陳宏銘藉由重建虛擬光場的技術,攜手學生施光祖、同事黃君偉(台灣大學應用力學所兼任教授),以及創投出身的陳政堯、商務開發專長的王奕鈞等,逐步將學界技術結合商業應用,希望能為AR、VR產業帶來技術創新,並透過商轉直接將研究成果拓及至大眾市場。
陳宏銘深耕於電腦視覺、影像處理與虛擬實境領域約40餘年,在2009年時,施光祖成了陳宏銘的實驗室學生,開始加入其有關光場的研究,不料在約2016年時卻屢屢碰壁,在技術研發上因此停滯不前。
所幸隔年,因與黃君偉博士共同參與政府計畫,向以光學設計為長的黃君偉請益後,有了關鍵技術突破,成功於2019年獲得科技部價創計畫補助,正式在2020年成立公司。
之後,便有創投背景、畢業於美國普林斯頓大學的陳政堯,與曾任職於華碩與聯想10餘年的資深業務開發王奕鈞等人加入,PetaRay正式從一個以學研為主的團隊,變成以商轉、量產為目標的新創公司。
「回顧團隊的創業歷程,我認為我們做的最好、最正確的事,就是真的下定決心離開舒適圈、創立公司。這個決心並不容易,學研團隊出身的我們,以前的工作主要是研究理論、撰寫論文,所要面對的事務相對單純許多。而創業後,立刻要面對財務、商業、管理、法規等等全面且複雜的挑戰。但也因為這些挑戰,迫使我們必須快速的學習,快速的成長。現在正在創業道路上奔馳的我們,至今仍然慶幸當初有下定決心脫離學研的舒適圈。」施光祖分享道。
PetaRay以授權智慧財產權的方式,向AR或VR眼鏡公司收取權利金,合作對象包含海內外廠商。目前產品仍在共同開發階段,預計1年後市場上可以看見使用其技術的成品,未來也不排除將技術應用在更多元的場域,包含車輛、投影裝置、3D螢幕等等。
PetaRay日前完成天使融資,由上市公司益登科技董事長曾禹旖、其矽谷天使投資夥伴與台灣創新工業技術移轉股份有限公司(ITIC)共同投資。募資金額未透露,但團隊表示達數千萬元台幣。
創業快問快答
Q:請簡述貴公司的服務內容?
A:我們是提供光場投射模組的供應商,以解決目前配戴AR/VR/MR眼鏡因為視覺輻輳調節衝突所造成的頭暈目眩的問題
Q:服務的創意來源,是因為發生甚麼事情而有這樣的想法?
A:現有AR/VR/MR眼鏡因為視覺輻輳調節衝突所造成的頭暈目眩的問題
Q:創業,教會了你哪些事?簡單分享創業至今以來的心得感想?
A:
創業這件事,對於過去一直在學研領域發展的我們來說,不得不說實在是非常不容易的事情。創業真的很辛苦,我的待辦事項永遠是消除不完的,犧牲休息或用餐的時間已是家常便飯,有時連要離開座位去上廁所,感覺都非得要排進待辦事項清單中才有辦法去。但是在這麼辛苦的工作背後,我認為我所學到的事情是更全面的。比起在分工已經非常明確的大企業中,在新創公司中我能接觸的事情真的是全方位的:從技術到財務、從人資到法律,不論是大大小小的事務,我都必須要有基礎的認識。因此,這份工作雖然辛苦,但也讓我很快地成長,也更了解一個「公司」運作的邏輯。
團隊資訊
公司名稱:PetaRay
成立時間:2020/12/15
產品名稱:光場投射模組
上線時間:2022/1/5
官方網站|Facebook

Winnie Wu is a journalist covering news about technology, business strategies, and startups -- inside and outside Taiwan, in Chinese and in English. She has also cooperated with Advantech and Scientific American.
Deeply drawn to discovering and sharing interesting stories and ideas, she plans to pursue a Master’s degree in Media and Communication overseas next year.