擴增實境系統建置

本研究以手持式行動裝置作為擴增實境系統操作設備，因此採用手機遊戲主流開發 工具Unity 進行擴增實境系統的開發，搭配 Vuforia 擴增實境套件降低製作難度。

模型方面使用 Zbrush 對 8 座實體鬼太郎主角群漫畫銅像進行 3D 建模，再使用 3D Coat 對高面數模型重新依照外型將模型轉換至低面數模型降低手機使用負擔，並以 Substance Painter 進行模型貼圖的製作。

銅像模型建置完成後匯入 Unity 並載入 Vuforia 套件進行系統的實作，在系統操作

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本研究採用實地訪查法，前往鳥取水木茂之道，針對8 座鬼太郎漫畫主角群銅像進 行拍攝，如附錄三。並進行銅像大小、敲擊聲音方面資料的蒐集，如圖 3-4。再依據所 取得的資料進行漫畫銅像的3D 模型建製與音效上的製作。

圖3-4 實地測量並收集銅像聲音 圖片來源:本研究拍攝

3.5.1 銅像模型製作

依據實地訪查所取得的銅像資料，在Zbrush 中逐一繪製角色 3D 模型。高面數的模 型能雕刻較多細節，因此模型的細節多寡與模型的面數呈正比。然而高達數百萬面數的 模型在實際運行的過程中不僅會造成系統極大的負擔，操作使用的過程中也會造成體驗 不佳的情形，故本研究以耗費較低的運算效能來達到最高的模型品質為目標。

因此將模型以3D Coat 對高面數的 3D 模型進行拓璞，如圖 3-5。此步驟能有效地降 低模型面數並同時保有相符的外觀。將拓樸後所得到的低面數模型匯入 Zbrush 中並使 用自動拆解貼圖軸功能，進而取得模型貼圖的座標以利後續貼圖繪製的作業。

在得到具有細節的高面數模型與無細節但具有貼圖座標資訊的低面數模型後，將低 面數模型匯入Substance Painter 並選擇高面數模型進行烘培。此步驟能將高面數模型的 光影變化，渲染至模型的貼圖上，使低面數的模型不需具有高面數模型的細節也能有精 緻的光影變化，藉此達到節省運算效能與呈現寫實效果的目標。如圖3-6。

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圖3-5 3D Coat 拓璞 圖片來源:本研究製作

圖3-6 將光影渲染於貼圖上 圖片來源:本研究製作

將鬼太郎漫畫中8 位主角群的銅像經以上方法進行 3D 模型的製作，大量減少模型 網格數量，降低設備運算的負擔。並將漫畫銅像模型與網格數量整理如表 3-5。而在後 續小節將詳述模型的貼圖製作過程，以各類型的貼圖輔助讓模型更為寫實。

表3-5 減面銅像模型

木棉布 面數:746 水泥牆 面數:960

眼珠爺爺 面數:3165 撒砂婆婆 面數:1267

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哇哇爺 面數:1809 貓女 面數:3533

臭鼠人 面數:2578 鬼太郎 面數:3350

3.5.2 銅像材質繪製

開啟Substance Painter 選擇低面數模型後進行烘培時選擇高面數模型，進行貼圖的 光影渲染，包含顏色(Color)、法線(Normal)、陰影(AO)、金屬反射(Metallic)、高度(Height) 的貼圖可同時製作，以木棉布為例烘培結果如表 3-6。這些貼圖能將低面數模型表現出 高面數的細節。而在Substance Painter 具有內建的智慧材質(Smart materials)可快速製作 出銅像的材質與斑駁效果，並依據實地訪查所拍攝銅像的腐蝕部位，以圖層遮罩的方式 將重現銅像的生鏽紋理，提高銅像的真實度。繪製完成後貼圖以1024*1024 的尺寸輸出

表3-6 Substance Painter 貼圖輸出種類功能與最終效果

貼圖名稱 顏色貼圖 法線貼圖 陰影貼圖

貼圖功能 貼圖顏色變化 增加模型細節 模型光影強化

貼圖呈現

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貼圖名稱 金屬反射貼圖 高度貼圖 貼圖最終效果

貼圖功能 賦予模型金屬質感。 控制模型細節起伏

貼圖呈現

3.5.3 銅像模型實作結果

本小節將實地拍攝的銅像照片與測得的高度與 3D 模型整理如表 3-7 進行對照，重 複以上步驟後，將鬼太郎 8 位主角群銅像材質逐一繪製。表格中 3D 模型光源方面 Substance Painter 中預設光源皆以右上為主。因實地訪查時候天候不佳，銅像上有水珠 與積水殘留非平時銅像呈現狀態，因此未將雨珠或積水呈現在模型上。而木棉布銅像設 置在石座上並接近地面，因此銅像的下方難以被觀者看見。為了能讓使用者完整觀看見 3D 模型，本研究自行以銅鏽材質表現木棉布銅像下方的材質狀態。

表3-7 銅像尺寸& 3D 模型對照表

名稱&尺寸 漫畫銅像實地拍攝 漫畫銅像3D 模型

銅像名稱:木棉布 銅像長度:34 公分

銅像名稱:水泥牆 銅像高度:20 公分

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銅像名稱:眼珠爺爺 銅像高度:9 公分

銅像名稱:撒砂婆婆 銅像高度:24 公分

銅像名稱:哇哇爺 銅像高度:23 公分

銅像名稱:貓女 銅像高度:24 公分

銅像名稱:臭鼠人 銅像高度:176 公分

銅像名稱:鬼太郎 銅像高度:92 公分

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3.5.4 系統操作流程

本研究創作的水木茂之道漫畫銅像擴增實境系統在聲音與操作皆有回饋。使用者在 進行體驗時需要進行複數功能的操作，因此需要一個完善的操作流程規劃確保使用者有 良好的體驗。本研究創作的水木茂之道漫畫銅像擴增實境系統操作流程設計如圖3-7。

圖3-7 系統操作流程 圖片來源:本研究製作

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3.5.5 Unity 系統設定

8 座漫畫銅像 3D 模型完成後依序匯入 Unity 3D 中，進行互動操作系統的建置，如 下圖3-8。在軟體操作形式上，銅像模型多為直立式造型，因此軟體設置為直立式操作，

偵測到特定圖卡時可完整顯示銅像模型、銅像解說按鈕，如圖 3-8，B 處。以及點擊解 說按鈕顯示銅像的解說看板，如圖3-8，C 處。

在使用者介面(User Interface)設計上，螢幕右上方關閉軟體的按鈕，圖 3-8，D 處與 右下提醒使用者可點擊銅像面部發出音效的圖示，圖 3-8，E 處，皆為固定呈現在螢幕 上，不因是否有偵測到圖卡而顯示。其中本研究將點擊銅像面部產生音效的按鈕設置為 透明，圖 3-8，A 處，讓使用者能有觸碰到銅像而發出敲擊銅像音效的體驗，音效透明 按鈕跟隨著3D 銅像模型出現才能進行互動。

圖3-8 Unity 擴增實境系統設置 圖片來源:本研究製作

3.5.6 擴增實境系統設計小結

本研究創作的擴增實境的設計包含圖卡與系統兩大部分。在銅像圖卡重量設計方面，

以100~600 公克作為重量的限制範圍，以可單手持有負擔的重量為主。為了讓圖卡能夠

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容易的拿取，因此選用重量較輕、方便切割的飛機木來做為增加厚度的材料。

3D 模型方面因 Zbrush 的優點使得銅像模型能夠快速地建立，只需花間進行細節的 雕刻。3D Coat 、Substance Painter 搭配 Zbrush 的 UV Master、Project 等功能，軟體的交 互應用讓模型能夠快速的製作且寫實的呈現。Unity 互動系統的建置，相對 3D 模型建 置起來比較耗時。擴增實境偵測的距離、模型的大小、音效的後製、UI 的安排、程式撰 寫等都關乎著使用者的操作體驗，需反覆的測試再進行微調。3D 模型與貼圖在本研究 創作的擴增實境系統中佔了大部分的容量，檔案的大小影響著系統運行的流暢度與使用 者下載APP 的時間。因此在模型建置的過程中盡量節省模型所需要的面數，與貼圖的大 小、種類，讓使用者可以快速的進行擴增實境系統的操作，避免受到延遲造成操作體驗 不佳的情形。

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