UL Safety Symposium 發現安全專題講座會後重點摘要 – 虛實轉換的是商機還是危機全面揭露箇中關鍵 – 虛擬實境挑戰感官安全體驗

主講人：UL電子科技產業部 首席工程師 江志翔

UL能源暨電力科技部 事業發展經理 陳立閔

日期：2016 / 03 / 30

科技顛覆感官 虛擬實境藏危機

影像設計不良易誘發癲癇、動暈症…等健康問題，虛擬實境(VR)影像技術更為複雜，而全球至今無一安全標準為民眾把關。

成像能力和硬體效能考驗VR設備的成效。具備1億1640萬像素之影像始可創造出實境效果，挑戰現今HD顯示器效能。硬體效能不足無法視覺與實際狀況同步，完整精準呈現實境效果，也易導致使用者產生暈眩與幻覺

穿戴式VR潛藏物理、生理與心理三大層面的安全隱憂。可能導致重複性勞損、病菌傳染、電池安全、產品結構設計、視覺疲勞、動暈症、光敏性癲癇、行為偏差與認知功能轉變…等傷害，影響使用者身體與心理的健康。有賴依使用者經驗擬定標準，提升安全廣度。

鑑於全球尚無一針對穿戴式VR裝置之安全標準，UL提出5大採購建議與使用注意事項提醒消費者，降低VR設備可能帶來的傷害。

體感樂園紅翻天 安全危機在身邊

「仿真運動技術」、「平面轉立體的影像技術」和「視覺生理互動技術」三大關鍵技術影響虛擬體感影像呈現真實度，唯有三大技術配合，同時考量其影像對人體影響無虞，才能符合標準認證。如今已有台灣的設備廠商通過UL認證。

虛擬體感設備面臨仿真運動安全、視覺生理互動安全、機電系統長期運行安全、機械結構負重安全、建築物結構安全、密閉空間爆炸安全、緊急疏散安全等七大挑戰。確保使用者安全與良好的體驗經驗。

ASTM F2291為全球唯一虛擬娛樂設施標準，其檢測項目含蓋生理、機械/建物結構、機電…等項目。虛擬樂園需通過標準評估檢測始可對外營運。

科技顛覆感官虛擬實境藏危機 – VR 虛擬實境夯但安全誰把關

在虛擬實境(VR)產業聲勢逐漸攀升之際，VR技術在個人穿戴式裝置上的應用更當紅不墜。然而單就影像層面來看，若設計不當，就會引起使用者身體不適、癲癇，甚至影響健康。歷史上的實際案例包括：1997年日本的電腦戰士3D龍動畫、2007年倫敦奧運的2012年宣傳影片和2011年吸血鬼為主題的知名電影分娩畫面，都曾造成收視者緊急就診或是誘發癲癇的情況。目前VR採用之影像技術更是複雜，實質上也造成部份使用者暈眩或嘔吐，此外還尚未提及其他可能的安全問題。然而現在製造商對應新科技產生的安全與健康問題多僅以警告標語提示，未有實質安全上的把關。到底誰來守護消費者權益？

VR 穿戴式裝置頭號安全關鍵在影像

UL電子科技產業部首席工程師江志翔提到在Full HD顯示器的人體視角為210萬像素，而要讓使用者有虛擬實境的感受，則影像呈現需要高達1億1640萬像素，這項要求大大挑戰現在所有高畫質電視的極限，也是對成像能力的嚴格要求與挑戰。再者一般視覺傳送是借由光成像到視網膜，再到視覺底層，由大腦分析資料。而頭戴式裝置依靠轉頭動作將訊號透過偵測器傳輸到CPU，再轉換成影像。這個轉換流程大大考驗裝置的硬體效能和傳輸速度。若是傳輸速度不夠快速，則會發生手已經觸摸到物品，而眼中的影像卻停留在手未碰觸到物品當下。眼中影像與現實不同步容易造成暈眩和幻覺的產生。因此，還原現實中的影像需具備極高的技術能力，若無法達成，則易讓玩家和使用者產生不適的情況。

三大安全隱憂：物理、生理與心理考量各有不同

VR雖然新穎，但在物理、生理與心理三個層面都存在著安全隱憂。舉例來說，一般頭罩式的VR裝置重量約300公克，但長時間配戴仍會對人體造成不適。而裝置是否能符合每一位使用者的頭形或是身體曲線，都是VR產品設計上需有的安全考量。此外，VR 設備在公共場合供民眾重覆使用可能成為傳遞如結膜炎…等疾病的媒介，因此產品的抗菌功能也是潛藏其中物理層面的疑慮。概觀物理面的安全隱憂就必須考量：重複性勞損(RSI)腕隧道症候群、頭戴式顯示器的重量與密合度、衛生保健(傳染性疾病)、電池安全、鈕扣(銅板)電池的誤食、產品結構設計(銳邊銳角)、可能遭誤食的小零件…等。

在生理方面，VR設備使用者可能產生動暈症而有頭暈、噁心、嘔吐的症狀。對於患有癲癇的病患就有誘發癲癇發作的機會。前述提到的日本3D龍動畫事件，即為一例。另外，生物相容性也是設計VR設備時重要的考量因素。若是設備材質不佳，長時間與皮膚接觸，則易引起過敏。許多運動腕帶就是因為生物相容性不佳而召回。生理層面的隱憂就涵蓋：頭疼與視覺疲勞、動暈症、光敏性癲癇、聽力受損(環境音量)、輻射傷害(紫外線、藍光)、生物相容性(過敏)、肌膚接觸燙傷…等。

VR技術對使用者心理的影響是最難測量也是最大的潛在問題，包括：行為改變和認知功能轉變。VR應用由來已久，如同在現實環境下進行訓練，對教育和行為改變有十足的幫助。例如醫療或是礦業都運用VR技術訓練人員，讓人員們在實際操作時能更適應與熟練。因此，在VR世界中發生暴力的情境，對現實世界亦會產生影響。當使用者脫下VR設備後，是否有足夠的時間讓自己轉換回現實世界，亦或延續在遊戲世界中的感覺？所以就心理層面就必須考慮到使用者是否會因此產生焦慮、沉溺、離群、情緒改變等行為，或是知覺轉變、方向感迷失等知覺功能轉換等。

安全廣度提升 安全標準待產業共同催生

江志翔首席工程師強調傳統產品以產品安全為著稱，有別於以往強調硬體或裝置的安全，新科技加大安全層面的廣度。針對新科技的演進，新安全觀念也誕生，目前國際上針對視、資通科技產品已有一套標準UL/IEC 62368-1，該標準是以防止潛在危險的基礎概念出發，要求製造商在設計階段就先導入風險評估安全設計，解決可能存在的安全隱憂。然而這套標準並不足以含概VR穿戴式產品全面性的安全，因此急需一套專屬VR領域的標準，唯有安全標準才能讓產品有基本的要求，使科技不完美之處有基本的解決方案，確保使用者能有安全、良好的體驗。檢測與安全認證中，分為防護、效能評價、易用性、相互操作性、產業準則和區域強制法規。傳統上，比較著重於基本法規要求與產業準則。現今UL亦專注使用者體驗相關之項目，如防護、效能評價、易用性，確保產品效能讓使用者有良好的體驗。

雖然目前國際間仍缺乏統一標準，但由於一個完整國際標準法規牽涉多個其他相關標準，且審核費時，容易出現安全空窗期。為了彌補空窗期帶來的危險，UL目前已開始與業界夥伴積極合作，了解設計上的物理、生理、心理安全疑慮，開發產業間的標準，確保該標準是可落實於產業，以催生安全標準的出爐。

VR 穿戴裝置 採購五大建議

在目前無安全標準把關下的空窗期，UL亦提出5大採購建議及使用注意事項供消費者參考，期望消費者在享受新科技時，也能降低受到傷害的風險。

5大採購建議

選擇通過安全認證機構檢驗並標示具公信力安全標誌的產品，如UL安全標誌。
避免購買價格過於低廉、來路不明的產品。
購買可先查閱產品是否有詳細的安全說明 (如購買前至廠商網站查詢)。
購買前可至實體賣場實際試用，如確認頭戴式顯示裝置的重量是否合適等。
12歲以下孩童不建議使用，3~12歲較容易發生動暈症；6歲以下不建議使用3D設備。

使用注意事項

詳細閱讀使用說明書，遵守建議的使用年齡
詳細閱讀使用說明書，遵守建議的使用時間長度
使用時若有暈眩狀況發生，立即停止使用
使用時若設備過熱、或發生皮膚過敏情況，請立即停止使用
使用時，若感覺疲勞，請立即停止使用

體感樂園紅翻天 安全危機在身邊

虛擬體感設施 三大技術關鍵

有別於時下最熱門的穿戴式VR裝置，虛擬實境技術早已運用在眾多主題樂園中的虛擬體感設備，更是遊客最喜愛的遊樂設施之一。虛擬體感仰賴真實技術的呈現，卻不能忽略虛擬影像對人體的影響。以往只能出現在電影場影中的虛擬體驗，現今已有台灣的設備廠商通過安全認證。UL能源暨電力科技部事業發展經理陳立閔提到要將虛擬影像營造的更為真實，有賴「仿真運動技術」、「平面轉立體的影像技術」和「視覺生理互動技術」三大關鍵技術，這三大關鍵也緊扣安全考驗。

仿真運動技術

虛擬體感過往用於訓練飛行員，以幫助飛行員熟悉實際遨遊於天際時的情境。為了達到仿真技術，需使用六軸旋轉平台。現在體感劇院的真實基礎即在六軸旋轉平台，它也是仿真運動的關鍵，藉由設備平移和旋轉動作，創造身歷其境的感受，如同在路地上奔跑或是搭乘在飛機上。

平面轉立體的影像技術

將平面影像轉為立體影像需靠色差影像(Anaglyph)、平行視覺(Parallel View)、交叉視覺(Cross Eyed)和、錯覺(Illusion)四大技術。色差影像利用紅、藍色，透過數據計算即可創造出立體影像；平行視覺則利用眼睛特性，當人們以平行視角觀看時，就會出現立體視覺；而現今頭戴式VR裝置都使用交叉視覺技術，以多螢幕同時播放創造出實境感；而若是看到路面上圖畫，會感覺地上有洞或是向下的深度，即是採用錯覺技術。透過角度計算，欺騙大腦該圖像為立體影像。許多體感樂園都大量採用類似的技術。

視覺生理互動技術

眼睛是相當精密的器官，即便微小的動作都會創造出不同的視覺感。因為眼球非靜止不動，所以當眼球細微轉動時會都使靜止的畫面產生運動的錯覺。以下圖為例，畫面是固定、靜止的，可是每個人看到的感覺不同，有些人覺得影像轉動，左右轉動方向不一。

資料來源: http://wackulus.com/eye-brain-easily-fooled-optical-illusions

直線與水平線的視覺認知也能引起生理運動的錯覺。舉例來說，眼睛習慣水平線的視覺，一旦進入傾斜的地方，認知環境中失去水平，眼睛為了追求水平線，身體和頭腦就會產生傾斜而感覺到屋子轉動而感到暈眩。不戴3D眼鏡同樣可以運用實體運動放大錯覺，造成「虛幻」且「真實」的感受。利用畫面和座椅設備的輔助運作和迅速移動，都可以創造出類似3D的真實感受。在室內即可創造，無需移到室外。

虛擬體感設備 七大安全挑戰

由於虛擬體感設備的移動速度快，如何確保使用者安全？業者面臨7大安全挑戰，包括：仿真運動安全、視覺生理互動安全、機電系統長期運行安全、機械結構負重安全、建築物結構安全、密閉空間爆炸安全、緊急疏散安全。

仿真運動安全中，控制是最重要的項目。機械的啟動和靜止操控都要符合指令，不錯亂。另外，待在VR環境的時間必須控制，時間過長會產生生理不適。像是在加速狀況下，會限制虛擬體感設備乘坐秒數，避免發生如嘔吐…等不適症狀。再者，機電設備在長期運行下會不會超過系統負載而起火爆炸？巨大擺盪時會不會超過設計負荷？都是安全考量因素之一。

台灣屬於地震好發區，且部份土地又屬土壤液化區。體感設備是否足以抵抗突如其來的地震，是設備在興建時需關注的項目。而體感設備多位在密閉空間，炒熱氣氛用的噴霧、粉塵、香水在室內外的燃點不同，在室內設備運作下是否會達到點燃點更不容忽視。最後，萬一真發生事故，所有人員能否快速平安疏散也是大型虛擬實境設備面臨的重要挑戰。

ASTM F2291–全球唯一虛擬娛樂設施標準

陳立閔經理強調有鑑於虛擬娛樂設備的安全面向複雜，美國推出全球唯一針對虛擬娛樂設施標準ASTM F2291，虛擬樂園需符合該標準才可對外營運。其含蓋領域廣泛，生理、結構、機電全納入其中，包括：

人類生理：CDC 疾管局標準等
幼童乘坐：FMVSS 聯邦機動車輛安全等
建物防火：ACI 標準、NFPA 美國防火協會標準、UL 標準等
木結構設計：AWS 美國木協會標準
鋼結構設計：AISC 美國鋼構協會標準、 CISC 加拿大鋼構協會標準
水泥結構設計：ACI 美國水泥協會標準等
焊接工法：AWS 美國焊接標準
機電系統安全：IEC 國際電工委員會標準、ISO 標準、UL 標準、ASTM 標準等
自動化工程與車輛安全：SAE 自動工程師學會標準等
流體動力：美國國家流體動力標準等

其中機電系統安全的引用標準眾多，規範層面廣泛，以IEC和UL為例。

IEC標準

IEC-60204-1 Safety of Machinery—Electrical Equipment of Machines—Part 1: General Requirements (機器內電機設備安全)
IEC-61496-1 Safety of Machinery—Electrosensitive Protective Equipment—General Requirements and Test (機器內電子感應保護設備安全)
IEC-61508-1 Functional Safety of Electrical/Electronic/ Programmable Electronic Safety-Related Systems— General Requirements (電子電機控制的功能性安全)
IEC-61511 Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector (流程管理的功能性安全)
IEC-62061 Safety of Machinery-Functional Safety- Electrical, Electronic, and Programmable Electronic Control Systems (機器內電子電機控制的功能性安全)

UL 標準:

UL 508 Industrial Control Equipment (工業控制設備)
UL 508A Industrial Control Panels (工業控制人機介面)

虛擬體感技術門檻高 安全為首要

隨著虛擬實境應用領域增加，安全考量比以往更趨複雜，思考需更全面。虛擬技術門檻高，尤其是控制技術困難，更仰賴標準的檢驗與把關。不只保障使用者安全，更確保業者如：晶片商、裝置/設備商、遊戲商和軟硬體廠商能長久營運、確保投資，需要全方位的功能性安全認證，保障使用者和業者的生命財產安全。今日全球仍無一穿戴式VR裝置之標準認證保障民眾安全，仍有待全球業者、安全機構與政府單位的共同努力。

關於 UL

UL 是全球首屈一指且獨立的安全科學公司，享譽一百多年歷史。全球擁有逾 10,000 名專業員工，秉持 UL 使命為人類推動安全的工作與生活環境。 UL 持續研究發展和制定標準，以滿足不斷演繹的安全需求，同時亦與企業、製造商、產業協會和國際法規機構合作，以因應日益複雜的全球供應鏈。更多關於我們認證、測試、檢驗、諮詢和教育服務，請瀏覽 UL 網站：www.UL.com。