4. 虛擬歷史空間之色彩校正
4.5 分析與討論
王惠君
(2002)
提出修復保存必須依隨於當地之風土條件和歷史文化傳統，才是保有真實性的方式。在威尼斯憲章中指出：「當傳統的技術不能解決問題時，可以 利用任何現代的結構和保護技術來加固文物建築。但這種技術應有充分的科學 根據，並經實驗證明其有效。」然而，不僅是興建當時的狀況，整體建築生命 歷程也共同展現建築的真實性。除了外觀所見的物理材料之外，在其施作中的 工法、設計與環境等成因，也共同在傳達文化訊息。
Feilden
曾提出對於其建築文化資產維護之七種層級概念，共有衰敗的防治、原貌保存、強化、復原、複 製、重建及可適性再利用，世界文化遺產目前保存維護，也大致依此層級（傅 朝卿，
2002
）。數位科技應用於文化資產上的紀錄，在於可將此七種過程以及結 果呈現數位化。Obertreiber and Stein(2006)
將龐大數位調查研究與視覺化過程 記錄，應用於北埃及獅子女神Repit
的神廟遺址。Jabi and Potamianos (2007)
整合了傳統歷史研究、參數式數位分析和光線模擬，以分析教堂的面配置圖、拱 壁和圓頂等建築構成面向。 數位工具具備發現建築物的隱藏特色和設計規則的 能力，透過參數建模讓得以分析和實證。
White
等人(2007)
使用了Web3D
、虛擬和擴增實境科技開發了幾項古蹟介面，以互動方式透過數種不同的輸入裝置 將數位古蹟視覺化。
Kersten (2007)
指出攝影測量和雷射掃描是記錄文化建築的重要工具。這些新的研究與本論文以數位科技置入於歷史空間為場域的旨趣相
圖 5-1：左圖為在 3ds 虛擬空間中的取樣，右圖是在 Maya 虛擬空間中的取樣，透過色彩校正機 制可控制品質
VR CAVE 主要特性為讓觀賞者感受到虛擬空間的沉浸感，其所呈現出來的空間 多為透過 3D 建模軟體所建立，對於模擬一個當今尚在的一個實體空間，僅能 以接近真實的方式來呈現，實體空間與模擬的虛擬空間終究還是有些差距。透 過複製空間經驗範例選取分析與呈現，本研究企圖能真實的紀錄一個歷史建築 空間的感受經驗到 VR CAVE 中呈現。劉育東等人(2007)提出在「時間」的連續 發展中，「城」和「建築」等歷史空間曾有清楚的「邊界」，但隨著現代都市的 發展，歷史空間的「邊界」越來越支離破碎、越來越模糊，因而「時間」的連 續性也跟著破碎與模糊。這種都市空間的困境，能在虛擬空間中出現契機，試 著重新為歷史空間的「邊界」下定義，重新建立「新邊界」，因而逐漸支離的歷 史都市「空間」得以虛擬重構，逐漸支離的「時間」也得以虛擬重整。虛擬紅 毛城，虛擬實境空間模擬器，更進一步的將這些實體空間的影像資料透過數位 科技技術，結合虛擬空間，形成一種另一種虛實共構的空間經驗。
隨著電腦運算能力的增強，對於視覺運算的品質與即時性也相對的提升，從以 往只是 2D 影像動畫的視覺介面呈現，轉而開始以即時的 3D VR 介面呈現，然 而以往的大部份研究只專注在個人電腦上的 2D 介面與滑鼠、鍵盤輸入端的互 動上，對於在以 3D VR 為介面的 VR CAVE，其輸入端的互動裝置不再只是滑 鼠，轉而是以更多元的裝置組合，因此使用者在 3D 虛擬環境中的互動介面上 會更為複雜，因此本研究使用搖桿為大眾的經驗較相符。歷史空間包含了建築 空間、室內空間與城市互動。以往，人們必須親臨歷史現場，才能體驗空間、
感受歷史，如今，透過 3D 虛擬影像科技，觀看者運用搖桿與感應器，能與歷 史空間直接互動。透過螢幕的互動裝置，觀看者可以超越時空限制，以近似真 實的比例，來感受虛擬歷史空間(劉育東等人，2007)。張基義(2007)亦指出今日 的虛擬實境關鍵已經不在於技術上的問題，而在介面整合與運用的問題。虛擬
實境為網路環境提供了三度空間的內容(3D content on the Internet)，有別於傳統 源調整涉及 renderer、light-base、shaders，包含 specular、diffuse、reflector 及 材質球 value adjust 等，光源調整過程導致不同調的影像。因而色彩校正可使這 上垂直方向像素數來表示實際像素規格，例如 1024x768、800x600 等，即所謂 的空間解析度。影像的解析度（resolution）越高，代表它具有越多的像素，因
數位保存影像資訊與色彩校正
數位化資料，不僅是文字內容，往往也包含圖片、聲音、影像等多媒體檔案，
因此會有不同的技術需求，涵括資料儲存系統、資料轉檔、資料處理與檔案格 式轉換。
2D
圖面與3D
模型工作流程方面，整合各類影像編修與視覺解決技術 方案，支援多樣格式，以便在3ds Max
與Maya
軟體之類的3D
應用程式之間交互處理這些資料。以圖層為基礎的頂點繪製工具
(vertex paint tools)
，以熱輻射與材質算圖處理來產生如同影像一般真實的環境，並包含有
UV Unwrap
的材質工具透過場景製作與編輯功能表，能將場景、模型透視角度、旋轉與碰撞設定、
攝影機視窗控制、光源設定、鏡頭、燈光、物件的材質設定與材質與貼圖等。
3D
軟體為造型及算圖處理，提供了可靠且有效率的工具，在造型處理方面，具 快速且細緻的多邊形、貼圖的完整組合，算圖處理（rendering
）上的快速，混合的掃描線算圖引擎包含了「全域照明」（
global illumination
）算圖處理。搭配著能夠對貼圖頻道（
map channel
）與合成作業進行精密控制介面數位式補色繪 製處理（digital matte painting
），配合影像編輯處理，可建立出接近真實景像的 擬真環境。色階分布圖可看出色彩資訊是否有失去，透過影像資訊色彩校正系統去典藏顏 色，以保存原始影像與真實物體的顏色，但為考慮互動需求及即時運算能力，
因此本研究採用檔案大的
JPG
檔。保存影像色彩使之能還原本色，每一個畫素 都可作色彩校正，處理檔案內每個畫素的色彩資料，RGB
並不符合人看的顏色，而是適用於電腦設備，透過檢色器將人眼所見的顏色對應於電腦，色彩管理做 訊號處理可讓影像保存完整，資訊即使達
16 bit
，但人眼無法完全看得到，約只能看到
8 bit
。人眼看得到的顏色由光來定義，電腦由RGB
來定義，人眼對灰很敏感，因此拿灰作檢驗方法的初探，因此需要色彩深度相對的參考值，同
RGB
不同定義顏色不同，當同系統設備訊號定義不同，不同色彩空間所呈現之色彩 不相同，當轉換設備時是另一個問題，本論文主要是定義所處虛擬環境中，在 光源被定義下，經由影像處理及光源材質烘培後再賦予虛擬環境中光源時，材 質貼圖原始的真實性是否存在，因而透過
RGB
數值色彩可校正的方式，因此可 定義一張影像的品質管理與資訊。5.1 結論與建議
色彩管理系統
CMS (color management system)
牽涉到螢幕設備的穩定性及色彩 校正(calibration)
與應用軟體之間的設定。ICC
規範是在色彩學理論研究基礎上 所建立的，它建立了一個將設備色域轉換到標準色域空間的途徑，再由這個標 準色域空間轉到另一個設備相關的色域空間，依靠這種色彩規範原理，就可以 實施數位化影像的色彩管理。在引用數位典藏中色彩管理的定義，是為了讓數 位影像再經過輸入、輸出列印的過程後，依然保有其原色。因此色彩管理系統 建立一個設備特性描述檔ICC profile
藉此描述了色彩空間和理想標準之間的關 聯性。然而在虛擬環境中尚未有虛擬導表的存在，因此藉由色彩校正導入色彩 管理的部分概念以確認是否可行，透過本實驗測試，在虛擬環境中置入虛擬色 彩導表是可行的方式。當然將來需要不同軟體之間能同步整合，讓整體流程能 更具操作便利性，因而本論文透過色彩校正的過程以追求真實性完整地呈現紀 錄點的影像，即使歷經時代久遠，系統的數值化保存下能夠再回溯與清楚地被 定義。所謂材質烘焙（
texture baking
），就是把模型目前的表面外觀如：材質紋理、明 暗光影等，記錄成一張影像，如此是為了把這張材質貼圖影像套用到模型上，讓這些外觀效果附著在模型表面，當然包括光照貼圖。原理上模型材質設為自 發光模式就不需在虛擬場景中設置燈光，這樣不但可以能減輕即時運算的負 擔，還能創造比即時照明更為精緻的光影效果。但為求虛擬歷史環境中能真實 地表達出光影變化下的雙重效果，以及場景中互動物件即時光照算圖等發展，
因而本論文將虛擬環境中的光源設為當初拍照點，而所擷取製作的材質貼圖視 為原始牆面的真實結果。在預設的情況下，
3ds max
只會計算光源（直接光）對 物體產生的照明，所以背對光源的模型表面會呈現一片漆黑。然而在真實世界 中，物體暗面並非全黑的，因為周遭充滿從鄰近物體反射出來的光線（間接光），或多或少會產生照明作用。環境光（
ambient light
）就是用來模擬間接光的效果，method)
、資訊選擇(Information selection)
及呈現或溝通標準紀錄(Presentation or communication criteria)
等過程，可以依據保存對象需求做不同的強調，並強 化其碰撞偵測(collision detection)
、視覺立體算圖(visual stereoscopic rendering )
處理、細節、特徵點擷取、正確性與信度和模擬過程之間的關連性，並進而定 義數位攝影
(Photogrammetry)
測量勘查在歷史建築保存中的角色，及圖面與修正 影像和色彩校正之間降低誤差值。利性。新媒材的運用結合數位資料，達到「數位化」修復保存。以保存資訊的
(non-linear space)
的新觀念，因此如何在虛擬環境裡發展新工具並將之應用，及對已有技術的運用，成了發展本研究方法的關鍵。本論文用
VR CAVE
完成的虛間序列
(time sequence)
的視覺化可容設計者對空間與形態作出更好的判斷。間序列