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1、以角色扮演面向探討虛擬旅遊體驗 系統設計之研究學生：李卓翰 指導教授：朱子豪 評閱教授：蔡博文 評閱同學：朱亮宇大綱研究動機 研究目的 文獻回顧 研究架構 研究流程 需解決之課題與可能產出研究動機旅遊觀光產業盛行，遊客對遊程規劃及 虛擬旅遊體驗需求量很高以虛擬世界角色扮演的方式，期望滿足 使用者虛擬旅遊體驗需求，使用者藉著 虛擬旅遊的遊歷、互動，進而與真實世 界做疊合與關連研究目的定義並建立虛擬旅遊中角色扮演的行為 、活動之物件化模組建置虛擬旅遊系統文獻回顧虛擬實境(Virtual Reality) -緣起、類型、應用 -VR技術：VRML、GeoVRML -相關研究課題 -VR工具比較、選擇
2、虛擬實境緣起1965年，Ivan E. Sutherland教授首先提出 Ultimate Display，介紹以電腦顯示三 度空間圖像的觀念。 融入（Immersion）、互動（Interaction） 及想像（Imagination） 隨後於1968年設計出第一個頭戴顯示器（ Head Mounted Display，HMD）Sword of Damocles，使用者只要戴上頭盔，就可以 由內附的螢幕見到一個虛擬的世界，而且視 野和景像可以隨著頭盔的轉動而變化。不過 由於頭盔太重，而且人機介面僅限於視覺， 實用效果不大。虛擬實境歷史演化 1984年，NASA Ames建立第一個立體的HMD
3、（頭盔） 。 1985年，VPL公司成立，推出Data Glove 手套。 1992年，芝加哥大學發展“CAVE“。CAVE為一具有三 個投影螢幕的三度空間影像投射系統。 Data GloveCave SystemHMD虛擬實境的類型依據不同的視覺產生方式（ Visualization）及使用設備的不同， 可區分為幾大類：1. 桌上型虛擬實境（Desktop VR） 2. 模擬型虛擬實境（Simulator VR） 3. 投射型虛擬實境（Projection VR） 4. 融入型虛擬實境（Immersion VR）1. 桌上型虛擬實境（Desktop VR） 為最經 濟的虛擬實境系統，通常使用
4、滑鼠、軌跡球 、搖桿等設備做為輸入設備，並以一般個人 電腦螢幕為輸出。從虛擬實境3I的觀點來看 ，並無法達到融入的效果。2. 模擬型虛擬實境（Simulator VR） 讓使 用者在一特定的的操作環境中使用，以模擬 操控真實機器的感受。一般應用在駕駛、飛 行等訓練上，為最早發展出來的虛擬實境系 統。 3. 投射型虛擬實境（Projection VR） 使用 大型投射螢幕配合數個投影機及立體聲音輸 出裝置，將整個場景在使用者的周圍投影出 來，形成一個環場的場景。4. 融入型虛擬實境（Immersion VR） 為所 有虛擬實境系統中最昂貴、感覺最真實者。 系統中需配有特定的輸出、入設備如頭盔顯
5、示器（Head Mounted Display，HMD）、3D滑 鼠（Fly Mouse）、追蹤器（Tracker）或資 料手套（Data Glove）、立體聲音裝置、感 官輸出裝置等，讓使用者可以有完全融入的 感覺。 虛擬實境現況依據虛擬實境系統的建構方式又可分為 下列三大類：物件式（Geometry-based VR或稱 Graphic-based VR） 影像式（Image-based VR） 混合式（Hybrid VR） Graphic-based VR 利用3D Model建構軟體（如AutoCAD、3D Studio、LightWave 、TrueSpace、Shade 3D）建構
6、我們所需的虛擬場景。利用虛 擬軟體的編輯等功能，給予不同的物件不同的特性，甚至結合 特定的裝置達到不同層次的互動效果。 欲讓人的肉眼感覺為一連續的影像，必須在每1/16秒內在螢幕 上產生一張畫面，人的肉眼才能感覺出是連續的影像。但由於 虛擬實境場景的複雜度是以場景中用以表示物件的小三角面（ Polygon）的多寡來決定，當數目太多時將造成系統無法即時 計算完畢並顯像的延遲感，大大降低了模擬的真實性。必須要 配合有足夠快計算速度以及顯像速度的硬體才能達到即時顯像 的要求。 也因此研究虛擬實境顯像技術的學者便發明了一系列層次精 確度（Levels of Detail，LOD）技術，將畫面上較不是主
7、 體的物件或是較遠距離的物件，利用較低的品質（較少的 Polygon數）來成像，以加速計算的一種方法。這也是目前在 電腦圖學界研究的重要方向之一。物件式虛擬實境作法物件式VR的優缺點優點缺點互動性佳 製作過程難度高 ，耗時可自由的四處遊走 硬體配備需求高 可產生虛擬的場景 場景大小受限於網路頻 寬 可自由選擇視角觀看操作不易上手，長時間 容易產生暈眩Image-based VR 為解決利用物件方式建構的虛擬實境系統會有顯像 速度的問題。Apple公司的Eric Chen便利用影像處 理的技術，設計出了QuickTime VR系統。 採用的是全景照片的技巧，可利用數位相機以 相機中心為旋轉軸且對
8、著360度的四周環境去拍攝多 張（24張）的影像，再利用影像處理的程度，如歪 斜影像的修正（Titled Image Correction）、影像 彎曲（Image Warping）、影像縫合（Image Stitching）等，並調整影像間的亮度差異（Image Blending）等，之後再將拍攝的影像圍成一環狀圓 柱體。在觀看時系統會對眼睛所在的方向計算出相 對的畫面。 Image-based VR先對這個物體拍攝幾個角度的照片，利 用內插法及變形（Morph）的技巧，產 生其他角度的畫面。利用這種方式，不 論是用3D環境編輯器造出的虛擬場景， 或是利用照像機拍攝下來的實際環境， 都可以很
9、輕易的在一般的電腦系統下達 到即時遊走的效果。而且顯像逼真，又 不需要花大量的時間來建構已有的實際 場景，利用在博物館、美術館等環境的 遊走更是方便。 影像式虛擬實境作法影像式VR的優缺點優點缺點製作簡單迅速 互動性差 場景逼真自然 只能定點觀看 不需高檔配備 無法處理不存在之場景 較不受網路頻寬之限制 無法提供具備景深的立 體效果 混和式虛擬實境3. 混合式（Hybrid VR） 如同影像式虛擬實境一樣，先對一360度的場 景拍攝多張的影像，透過影像處理的技巧將 其縫合成全景照片。縫合之後，便可依 我們的意思，在場景中加入原本不屬於原場 景中的物件，更可透過簡單的程式設計（如 Java、Ja
10、vaScript、VRMLScript等），來設 定物件的特性給予行為命令。如此可以大量 減低幾何圖形計算的時間，增加處理的速度 ，同時也可以增進影像式虛擬實境的互動性虛擬實境的應用 1.娛樂：電腦遊戲、電動玩具機、虛擬電影院 2.教育：虛擬天文館、立體觀念教學、虛擬科學實驗室、專業領域的 教育訓練、青少年數理教學、生活教育等CAI軟體。 3.訓練：飛行、駕駛、滑雪、各式儀器與設備操作、機械人操作模擬 、安裝與檢修訓練、火災救災演練 4.醫學：外科手術、身體復健、遠程遙控手術 5.設計：室內、景觀、器材、建築、土木、機械人輔助設計 6.商業：廣告、財務分析、電傳會議與虛擬購物中心 7.簡報：紀
11、念館、博物館、捷運車站簡介與遊客導覽系統 8.軍事：飛行模擬、各式軍車、軍艦、武器操控及軍事演習 9.太空：太空訓練、模擬駕駛 10.藝術：動態藝術、虛擬音樂、虛擬演員 11.監控：電信網路、交通監控、即時性股市行情顯示、分析 12.科學視覺化：行星表面重建、分子結構分析、虛擬風洞試驗 13.聽覺評估：室內音響模擬、防止噪音測試 14.刑事調查：犯罪現場模擬 15.網路應用：即時性、互動式的廣告、虛擬銀行、商店、博物館、校 園、分散式互動模擬、多人互動式教學、遊戲虛擬實境技術-VRMLVRML (Virtual Reality Modeling Language)是用於建構多人、互動式虛擬實境
12、 (VR)的語言，它可與全球資訊網(WWW)搭配應 用，也就是如同HTML是用於描述多媒體文件 ，用戶須以支援HTML的瀏覽器閱讀HTML文件 ，同樣的，用戶須採支援VRML的瀏覽器來觀 看VRML的虛擬世界，可將VRML所描述的虛擬 實境視為是一種3D的模型文件。VRML的設計理念與HTML相近，主要在於與作 業平台無關、具延展性，VRML還特別被設計 能在低頻寬的連線下運作。 虛擬實境技術-VRMLVRML是一種物件導向式結構，節點中可 以再包含節點，外層節點之屬性可影響 內層之節點，而節點可以是立體幾何圖 形、影像檔或是音效等資訊。換句話 說，VRML是以節點為基礎建立的。節點可分為三類
13、：形狀（shape）、屬 性（property）或是群（group）。虛擬實境技術-GeoVRMLGeoVRML 以VRML 為基礎，為了解決VRML97在支援地理 資訊不足的缺憾，（VRML97 也被稱為 ”world”。圖形集中於局部的限制區域，最 大的像素延伸尺寸是1600*1280pixels。 VRML97 被限制在單精度(32bit) IEEE 浮點 資料值，座標系統基於簡單的卡氏座標系統 與起始座標 在（x,y,z）=（0,0,0）。）共發展了10 個 節點（node）。GeoVRML與VRML的差別1.地理座標的概念 2. GeoLOD可解決VRML所儲存的資訊量 不足問題：依
14、視點（viewpoint）至目 標物間之距離來決定節點展示動態細緻 之程度。 3. GeoTouchSensor 解決節點空間位置 查詢問題：節點具有自定之座標，提供 使用者得到該節點空間座標之能力。相關研究課題林達德：整合網路技術與虛擬實境之地理資 訊系統 陳泰宏：以多視景虛擬實境建立網際三維地 理資訊系統之研究 黃俊宏：以VRML物件內容為基礎之3D模型資 訊擷取系統 周宣光：台北火車站內帶路導引，點出3D環 境中路徑選擇、規劃觀念，VR系統可觀察或 記錄使用者操作的流程，分析使用者的思考 路徑VR技術及工具比較物件式虛擬實境GeoVRMLVirtools網頁共通跨平台所見所得的VR編輯器，互 動性高，入門門檻較低 影像式虛擬實境PhotoVistaIPIX與VRML共通，普級高減少作業流程，快速導入研究架構研究流程需解決之課題遊客的體驗需求為何？如何在VR內用視 覺、聽覺表達、引入 角色行為物件化：分類、歸類、模擬 遊程規劃輔助（1.提供使用者在VR世界 中有計畫的遊程（腳本），有計畫的互 動 2.無遊程，Free漫遊） 檢核：1.VR旅遊體驗系統較其他遊程系 統更有效地幫助使用者2.角色行為模擬 是否合理及真實可能產出點選出現浮動式 超文件視窗小結進度 VR工具平台的分析選用之後進度:定義並建立虛擬旅遊中角色扮演的 行為、與旅遊活動之互動試作
