研究架構

本研究確定主題後，先蒐集相關之文獻，製定互動裝置架構之流程，

歸納如下圖(圖 3-1-1)：

圖3-1-1：研究流程圖

修正 修正

確定研究主題

相關文獻蒐集

系統偵測程式設計

系統測試 點矩陣全像片設計

初步測試 裝置設計

撰寫文章 系統評估

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2008 年正值 Dennis Gabor 發明全像術達六十週年，為紀念此改變人 類視覺體驗的重大發明，全像片設計主題為＂生日快樂＂，並藉由數位科 文「生日快樂」及「HAPPY BIRTHDAY」則設為藍色與綠色，全像設計 運用點矩陣全像的「變圖」效果來呈現燭火的動態搖曳感，在燭火左右搖 曳的同時呈現中英祝賀文的變圖視覺效果，因此將兩張影像之灰階值設為 108 與 147((圖 3-2-1(b))，對應光柵角度為-13 度與 13 度，再以式(3)之間

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隔取樣關係式分別將兩張彩圖與灰階圖合成為一張，如圖 3-2-1 所示。因 此 ， 透 過 不 同 角 度 的 入 射 光 源 ， 可 以 看 到 燭 火 搖 曳 與 中 英 祝 賀 文 交 互 顯 現。間隔取樣的關係式如式(3)所示：

Z2i-1 , 2j-1 = X2i-1 , 2j-1

Z2i , 2j = X2i , 2j

Z2i-1, 2j = Y2i-1, 2j 式(3) Z2i , 2j-1 = Y2i , 2j-1

X, Y, Z 分別為三張 N*N 的影像(Ｎ為整數)，Z 影像包含了 50%面積的 X 影像像素以及 50%面積的 Y 影像像素，i , j = 1~N/2。

（a）全像片色彩表現設計圖 （b）全像片光柵角度設計圖 圖3-2-1：生日蛋糕全像片設計圖

索引色圖檔與灰階檔的影像尺寸皆為 320pixel*320pixel，解析度設定 為 400dpi，實際輸出的點矩陣全像片大小為 2.03 公分*2.03 公分。

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(二 ) 「 流 動 感 」 (flow dynamic)全 像 片 設 計

1、 設 計 理 念

系徽原創設計者為師大傑出校友羅慧明教授，以紅、綠、藍、黃四原 色象徵圖文傳播與出版特質，貫穿其間流線型帶狀與圓盤狀具有意旨影視 工 程 之 影 帶 流 程 、 磁 鼓 、 以 及 印 刷 工 程 之 紙 張 流 程 及 滾 筒 等 傳 播 記 錄 工 具，並意旨圖文傳播科技源遠流長、一日千里的研究發展（圖 3-2-2）。

圖3-2-2：國立台灣師範大學圖文傳播系徽

數位點矩陣全像片設計者為圖傳系 91 級系友江東彥。系徽部份應用 點矩陣全像片之「流動」效果，四原色滾筒色彩設計為黃、紅、藍、綠四 色，貫串其間象徵影帶及紙張的流線型帶狀則設定為青色。隨著觀看角度 的改變，四原色滾筒隨之轉動，光點流動於帶狀區域之上。在系徽下方設 計中英文系名，應用點矩陣全像片的「變圖」效果來設計，其顏色分別為 洋紅色與藍色，隨著觀看角度改變交替而出現。達到平面顯示動畫之效果 (圖 3-2-3)，以現代科技詮釋原設計之精神，形成科技與人文結合的新藝術 形式。

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圖3-2-3：利用灰階變化產生動態效果之圖傳系全像片 (設計者：91級江東彥)

2、 彩 色 動 畫 全 像 片 的 製 作

點矩陣全像片的製作分為兩部分：索引色圖檔控制光柵間距，灰階圖 檔控制光柵角度。針對「變圖」效果，設計中文系名之系徽以及英文系名 之系徽的索引色圖檔各一張，灰階檔也是，待設計完其顏色以及灰階值之 後，再以式(3)間隔取樣的方式合為ㄧ張索引色圖檔以及一張灰階圖檔。

在索引色檔案的設計上，分為兩張索引色圖像，ㄧ張為洋紅色英文系 名縮寫「NTNU GAC」字樣(圖 3-2-4(a))，另ㄧ張為藍色中文系名「臺灣師 範大學圖文傳播學系」字樣(圖 3-2-4(b))，兩張圖像底色皆設為黑色。

(a) NTNU GAC字樣 (b)圖文傳播學系字樣

圖3-2-4：「圖文傳播學系系徽」主題點矩陣全像片索引色原稿設計圖

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灰階檔案設計方面，為了呈現帶狀區域的流動感以及滾筒轉動的動態 效果，兩張灰階圖像的帶狀流動區域之灰階值由左至右設為 46 至 176 的 漸層，相對應之光柵角度為 -57 度至 34 度，而滾筒轉動部份，四個滾筒 皆分為六個弧度六十度的扇形區塊，並將扇形區塊內之灰階值設為 46 至 176 的漸層，相對應之光柵旋轉角度為 -57 度至 34 度，中文系名以及英文 系名的灰階值設為 85 與 125，相對應的光柵角度為-30 度與-1 度(圖 3-2-5)。

(a) NTNU GAC字樣 (b)圖文傳播學系字樣

圖3-2-5：「圖文傳播學系系徽」主題點矩陣全像片灰階原稿設計圖

最 後 再 將 索 引 色 檔 以 及 灰 階 檔 的 兩 張 原 稿 以 式(3)間 隔 取 樣 方 式 合 成 為ㄧ張圖像，使全像片於不同的觀測角度下產生「變圖」以及「流動」效 果。經間隔取樣後的索引色圖檔以及灰階圖檔如圖 3-2-6 與圖 3-2-7。

圖 3-2-6：「圖文傳播學系系徽」主題點矩陣全像片色彩表現設計圖

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圖 3-2-7：「圖文傳播壆系系徽」主題點矩陣全像片灰階設計圖

索引色圖檔與灰階檔的影像尺寸皆為 320pixel*320pixel。解析度設定 為 400dpi。因此，實際輸出的點矩陣全像片大小為 2.03 公分*2.03 公分。

三 、 系 統 裝 置 設 計

本研究之裝置設計，包含兩個主題。分別為「變圖」(image switch)全 像片以及「流動感」(flow dynamic)全像片，做為本互動裝置偵測用全像片，

關於裝置設計分述如下：

(一 ) 「 變 圖 」 (image switch)全 像 片

全像片在兩不同入射角度的光源照射之下，呈現點矩陣全像片的「變 圖」視覺效果，因此將照射光源分為兩個方向照射，藉由兩盞不同入射方 位角的燈源提供系統互動時，全像影像產生變圖效果。利用燈光照射全像 片，由攝影機取像後，參與者能夠以改變光源之入射角度來影響全像片之 色彩變化，並顯示於螢幕上。因此，在裝置之設計上，將攝影機與全像片 之相對位置固定（如圖 3-2-8），以供偵測與定位之需。另外，光源之入射 角設定為 30 度，以符合全像片設計之條件。透過改變光源之照射角度便 可以拍攝到不同光影變化之全像影像。

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圖3-2-8：「變圖」全像片裝置示意圖。

裝置組成為電腦（PC）、視訊攝影機、兩不同角度之照射光源、用於 偵測之全像片，以及作為聲音輸出之多媒體雙聲道喇叭一組。裝置以電腦 螢幕作為顯示與控制的介面，而不同角度照射光源是參與者與裝置互動之 媒介，如圖 3-2-8。

(二 ) 「 流 動 感 」 (flow dynamic)全 像 片

全像片於單一光源的於不同入射方位角照射，呈現出「流動感」動態 效果。裝置設計上，將攝影機與全像片相對位置固定，以供偵測定位之需。

光源設計是以全像片為圓心建構可環繞照射全像片之單一光源，將偵測全 像片固定於圓心，照射光源建置於圓周之上。隨著燈源的入射方位角度改 變，全像片顯示之影像亦隨之改變，進而形成「流動感」動態的視覺效果，

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透過改變光源之照射角度便可以拍攝到全像片所顯示的不同影像。參與者 藉由改變照射光源之入射角度而改變全像片所顯示之影像，並藉由視訊攝 影機擷取繞射影像。

裝置組成為電腦（PC）、視訊攝影機、照射光源、用於偵測之點矩陣 全像片，以及作為聲音輸出之多媒體雙聲道喇叭一組。裝置以電腦螢幕作 為顯示介面，以轉盤為操作介面，裝置示意如圖 3-2-9。

圖3-2-9：「流動感」全像片裝置示意圖。

四 、 互 動 方 式 設 計

文獻與作品的分析後，本研究以全像片視覺感測作為輸入之設備，並 給予音樂變化的聽覺回饋。根據文獻之分析，並參考前人(楊博文)[44]對於

「全像影像光影變化之視覺元素與聽覺回饋方式」之歸納，重新加以歸納 種類如以下：

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圖3-2-10：全像片視覺元素與聽覺回饋方式。

根據以上歸納，「變圖」設計全像片系統裝置之互動方式以「影像變 化頻率」作為視覺元素感測對應「音樂播放快慢」的聽覺回饋方式。「流 動感」設計全像片系統裝置之互動方式以「畫面亮度分佈」視覺元素感測 對應「音樂節奏」聽覺回饋方式作為本研究之互動方式，關於本研究之互 動方式，將分述如下：

(一 ) 「 變 圖 」 全 像 片 系 統 裝 置 之 互 動 方 式

以「影像變化頻率」和「音樂播放快慢」作為互動模式之依據，以影 像變化頻率來改變音樂播放之快慢。參與者藉由改變光源入射角度，使得 全像片之影像產生變圖效果。利用變圖效果來驅使系統發出聲音，因此參 與者改變光源入射角度的頻率，影響系統發出音樂快慢，本裝置的互動方 式是以參與者肢體擺動來改變入射燈源角度，所造成影像變化作為互動裝 置之輸入端，而以音樂播放快慢之改變作為裝置之輸出端表現。

(二 ) 「 流 動 感 」 全 像 片 系 統 裝 置 之 互 動 方 式

全像片設計具有流動感動態效果的視覺效果，其流動感是藉由帶狀區 域 上 光 點 的 移 動 來 呈 現 的 。 另 外 ， 照 射 光 源 的 強 度 影 響 全 像 片 的 亮 度 大 小。系統設計兩種互動方式，其一為以「畫面亮度分佈－光點移動位置」

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和「音樂節奏快慢」做為互動方式，藉由偵測流動帶狀區域上的光點移動 位置來改變音樂節奏之快慢。另一種以「影像亮度改變－光點亮度大小」

和「聲音大小」作為互動方式，以偵測光點亮度大小來改變聲音之大小。

系統同時以兩種視覺元素對應聽覺回饋之方式作為互動模式之依據。

參與者藉由改變單一光源對於全像片之入射方位角度，使全像片呈現 動態效果。系統偵測流動帶狀區域中光點的位置以及光點的亮度值作為辨 識之依據，再依照預設的光點位置與節奏關係以及光點亮度與音量大小關 係，同時改變音樂節奏及音量大小。因此，參與者藉由改變光源入射方位 角度，影響系統對音樂節奏的控制；藉由改變光點亮度大小，影響系統對 聲音大小的控制。以改變燈源入射方位角度及燈源亮度造成影像變化作為 互動裝置之輸入端，以聲音節奏以及音量大小之改變作為裝置之輸出端表 現。

系統偵測流動帶狀區域中光點的位置，並標示出光點位置。並將流動 帶狀區域劃分為七個區域並編號(圖 3-2-11)，每個區域對應一種節拍速度 (表 3-2-1)，編號一的區域為節拍最慢至編號七的區域為節拍最快，系統偵 測光點位置及辨別光點所屬區域，以作為改變節奏的偵測依據。

圖3-2-11：光點位置與節奏速度對應區域示意圖。

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54 Threshold_b 且 B 區域藍色像素總和大於 Threshold_e，即表示影像為英文 祝 賀 詞 「HAPPY BIRTHDAY 」 影 像 。 A 區 域 之 藍 色 像 素 總 和 大 於