要進入虛擬世界勢必需要相關的設備裝置，讓我們來看看使用VR需要的裝置有哪些，以及它們是用什麼原理運行的吧！
## VR眼鏡如何讓我們看見「虛擬世界」?
VR是一個純虛擬的場景，他的終極目標是讓使用者判斷不出來自己在真實環境還是虛擬空間。
要讓虛擬的場景越真實，就需要我們VR眼鏡的視角越大並且影像品質越好。
### 一、視角寬闊
視角Field of View (FOV)可以定義為相機或人眼能接收到影像角度的範圍，在相同距離下FOV越大，代表影像越大，視野中占滿了虛擬影像，看到的外界真實環境就越少，沉浸感當然就越明顯。
(圖片來源:https://www.supertekmodule.com/what-is-field-of-view-fov/)
### 二、由小變大
透過凸透鏡折射原理將使電子螢幕的光線通過VR裝置中的凸透鏡投影在我們的視網膜上，形成「放大正立虛像」，營造出空間假象，即使只有衛生紙大小的VR眼鏡，也能看見比人大的鯨魚。
(圖片來源:https://vocus.cc/article/61641966fd89780001cd5c3c)
### 三、3D成像
除了放大外，我們在真實生活中所見的物體都是3D而非平面的，目前主流的VR立體顯示技術分為兩大類：立體視覺Stereoscopic和光場Light field，但目前光場技術還在開發中，市面上大多數的VR眼睛都是採用立體視覺技術。
3D成像又能再分成欺騙大腦及大腦計算：
#### (一)欺騙大腦
人的大腦很容易被騙，準確來說我們的大腦會腦補一些東西，人類看一個物體最直覺的想法就是，近的大遠的小，所以當給予大腦他預期的額外資訊，大腦就會誤以為他是我們所想的3D物體。
舉個例子：我們的大腦會把左邊的圖形認為是3D的，但實際上兩者都沒有「深度」這個資訊。
(圖片來源:https://vocus.cc/article/616ec341fd89780001313cf8)
#### (二)大腦運算
若我們把VR的頭顯畫面直接顯示出來會看到兩個框框，兩個框框顯示的內容其實是些微不一樣的，這個位置的差距用來欺騙我們的眼睛創造視差(Parallax)，好讓我們能感知到物件的深度遠近，配合正確的瞳距(Inter Pupillary Distance,IPD)，即兩眼瞳孔間的距離，來讓眼睛單靠對焦就能在兩個平面上創造出3D的深度立體感(通常越近的景兩個在左右螢幕上位置差異越大)，而眼球的對焦過程，則稱為視覺輻輳(Vergence)。
可以看到左右兩個視窗中的影片是有些微差異的。
(圖片來源:https://youtu.be/hy_21kIKqk4?t=9 截圖)

不過利用這樣的方式也有缺點，我們正常在現實看物體時若聚焦在一點上，其他部分會出現模糊，但VR會全部都是清晰的成像，這將導致使用者出現暈眩及眼睛疲勞的症狀，因為雙眼不斷在視覺輻輳與焦點調節間調整，違背正常視覺生理機能，進而引發視覺輻輳調節衝突(vergence-accommodation conflict)，簡稱VAC。
(圖片來源:https://vrui-research.gitbook.io/researchonvrui/vr-cheng-xiang-yuan-li)
## 是否需外接裝置？
而VR眼鏡中因性能與需求上的差異，又能細分為手機VR、VR一體機與VR頭盔。
### VR眼鏡的自由度
先來講自由度(Degree of Freedom)的差異，分別為3DoF與6DoF。
#### 3DoF (移動體驗VR互動)
一般我們在現實世界三維空間中,所有東西是由X、Y、Z三軸所組成的移動空間，而 3DoF是以「玩家定點體驗」為主，分別可感應頭部進行上下、左右、擺頭等方式觀賞，3DOF的VR眼鏡最常用在360度照片和影片觀賞及輕度遊戲為主。
#### 6DoF (移動體驗VR互動)
6DoF除了在定點體驗可以感應到頭部進行上下、左右、擺頭等方式之外，更加入了 「玩家位置移動」的特性，當你向前走一步或向後走一步，VR眼鏡裡看到的世界也會跟著變化，6DOF的VR眼鏡常應用在互動遊戲體驗上。
(圖片來源:https://www.pupuru.com/blog/vr/vr-dof)

手機VR的很少或者說根本沒有感測器，僅能做到3DoF的簡易3D環境，但對於360度影片類只需站在原地就能體驗的互動方式，能有便宜簡易的享受。

6DoF能延伸的裝置則更加多元精緻，從感應器的多寡與精細程度便能對沉浸體驗有更強大的效果。
### 一體機的感應裝置
由於一體機把所有的感測與計算裝置全部安在一台眼鏡上，我們能在部分一體機的外觀看見小圓孔，就是屬於內部定位Inside-Out Tracking的感測方式，優點是需要的空間小，且無須設置便能使用，缺點則是不如下面介紹的另一種精確。
### 外掛式的「燈塔」
與內部定位相對的Outside-In Tracking外部定位則是在使用空間中加裝感應VR頭盔的感應器，大幅提升位置定位的準確度，但空間中不能遮蔽偵測路徑，也無法離開偵測器畫出的空間，適合定點使用。
(圖片來源:https://xinreality.com/wiki/Inside-out_tracking)
### 強大性能的取捨
從上面的分析就能看出，一體機的特色與優點就是方便簡單，無須電腦手機僅憑VR眼鏡本身就能享受接近完整的虛擬世界體驗，也因所有裝備都要縮小體積提高效能，在高畫質高精確度上就必須有所取捨。而需要外接電腦享有高畫數與更精準把現實的互動搬進虛擬世界的VR頭盔，就必須攜家帶眷配著額外的「燈塔」與電腦組來使用。

## 現今各家VR裝置比較
### 手機VR
#### 1.Google Cardboard
價格最親民，如果不要求互動遊玩或高畫質真實體驗，他是最便捷能體驗360度影片的VR裝置。
#### 2.小宅Z5
視野範圍FOV有到120的手機VR，舒適度以及寬視野帶來的沉浸感為手機VR中豪傑。
### 一體機VR眼鏡
#### 1.Oculus Quest2
各項表現出色的高cp質VR眼鏡，帶到任何地方都能使用，也能連結電腦執行與VR頭盔一樣的功能，有支援手勢追蹤。
### VR頭盔
#### 1.HTC VIVE PRO 2.0
HTC VIVE COSMOS ELITE是目前最佳的PC電腦版VR眼鏡,號稱無線舒適王，配重相當「完美」，戴起來也最舒適，定位是用steamVR的系統。
#### 2.PlayStation VR
搭配PS4即可享有虛擬實境體驗。

## 參考資料
- [Metaverse 元宇宙裡面蘊含的科技 - VR虛擬實境基礎原理介紹(上) [1]](https://vocus.cc/article/61641966fd89780001cd5c3c)
- [Metaverse 元宇宙裡面蘊含的科技-我們是如何透過VR看到3D影像的(中) [2]](https://vocus.cc/article/616ec341fd89780001313cf8)
- [感官製造機：工程視角下的VR原理？給工程師／設計師／創作者最詳盡的VR 設計入門(中)](https://j4170149.medium.com/%E6%84%9F%E5%AE%98%E8%A3%BD%E9%80%A0%E6%A9%9F-%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E8%A6%96%E8%A7%92%E4%B8%8B%E7%9A%84vr%E5%8E%9F%E7%90%86-%E7%B5%A6%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%B8%AB-%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%B8%AB-%E5%89%B5%E4%BD%9C%E8%80%85%E6%9C%80%E8%A9%B3%E7%9B%A1%E7%9A%84vr-%E5%85%A5%E9%96%80-%E4%B8%AD-e36f5c611436)
- [虛擬實境數位教材網](http://w3.uch.edu.tw/ouyang/vr/Unity_03.html)
- [VRUI Library](https://vrui-research.gitbook.io/researchonvrui/ru-fang-fa-input-method/shou-bu-zhui-fingertracking)
- [VR虛擬實境眼鏡最佳推薦選購指南、專業比較、心得評價 【2023最新版】](https://benic360.com/best-vr-headset-buying-guide/)