系統實作與測試

由文獻分析可知，擴增實境的基礎核心問題是虛擬物及真實影像 之間的位置座標關係。而真實影像的攝取方式、位置的追蹤方式、顯 示的方式、以及應用方式等，都會導致擴增實境系統整體設備架構有 著相當大的差異，其產生的功能也同樣有顯著不同。以下將對本系統 在整體的建置設計方面進行說明。針對本研究之系統架構建置、系統 內容與功能建置、系統測試這三部份進行細詳說明如下：

一、系統架構之建置

本系統是屬於以影像辦識追蹤法為基礎架構的系統，所以攝影 機是本系統的重要設備之一。而本系統的顯示形式，是採用桌上 型的電腦螢幕。因此，本系統會以桌上型電腦和電腦攝影機為硬 體的基礎架構（圖55）。

圖55 本系統之硬體架構設計

由於考量到研究的時限和成本，本系統希望能在精簡的硬體設 動程式（例如：GeForce 8600）

影像虛理

要相關軟體技術整合運用。以列表6 是本系統所使用的軟體

1. SketchUp：這套應用軟體最初由位於科羅拉多州博爾德 市的成立於1999 年的 Last Software 公司所設計。

Google 公司被他們為 Google Earth 所開發外掛程式所 吸引，最後收購了Last Software 公司。並於 2007 年 1 月9 日，Google 公司正式發行 SketchUp 6，直至目前 SketcUp 已發行到第 8 版。

SketchUp 是一套免費軟體，它擁有簡潔的使用工 具與操作介面，它是一套很容易且直接式的 3D 建模工 具。其顛覆傳統的建模軟體學習方式，以接近設計師最 直覺的手繪設計概念，不必忙著尋找操作指令的位置，

就能以最短的時間完成設計作品，降低無謂的時間與成 本耗損。例如：要建立一個長方體，SketchUp 只需要 兩個步驟，透過推擠方式（Push/pull），就可以輕易建

立一個長方體模型（圖56），這比起傳統使用 AutoCAD 這類專業建模軟體是非常易學及操作。

圖56 利用 SketchUp 軟體建立長方體

Push/pull 用途：抓取二維表面然後通過推或者拉 伸使之成為三維，Google 在教程中強調這是 Google SketchUp 最主要的亮點，並擁有專利。

由於SketchUp 在建築物方面的建模簡易，因此，

使用它來建構校園各式各樣的建築大樓，將會是非常不

錯的選擇，而本系統針對臺東大學人文學院各樓層建 模，更希望仰賴SketchUp 這套軟體來完成。

2. Lightning Studios：它是本國“遠颺科技＂開發的 AR 軟體。遠颺科技是本國的一群富有創意與夢想的人所組 AR 效果，它不僅支援 IE，更可以支援 Google Chrome 等瀏覽器，大幅增加觀看方便性。便捷的瀏覽環境與軟 體整合，成功開創不同的軟體應用，更提升行銷話題與 效用。

在成本及功能等各方面的考量之下，本研究評估選 擇採用遠颺科技在Quest3D 的架構下所開發的 AR 辨 識系統，即Lightning Studios，來作為開發本系統最關 鍵性的軟體。Quest3D 是一套專業互動程式開發的虛擬 實境軟體，其特點是透過友善的圖形介面來撰寫各類的 互動程式，並且可以自由開發多元化的互動方式，可以 整合3D 模型、影片、照片、聲音等多媒體資訊，再透 過Lightning Studios 把互動內容以擴增實境的方式來

3. Photoshop：由於本研究會藉由圖卡來作為操作介面，

為能把圖卡上的繪圖能有更美觀的設計，本研究選擇利 用功能強大的Photoshop 軟體，來進行美工編修的軟 體工具。

二、系統內容與圖卡之建置

經過資料收集完成後，便緊接著是系統建置，其主要分成兩部 份的內容製作。第一是虛擬內容的製作，第二是實物介面的製作

（圖57）。虛擬內容主要是指針對建置人文大樓的虛擬建築物，

以及進行擴增實境技術置入與互動方式等相關製作及設定，當中 需要從模型建置開始，然後進行貼圖渲染，擴增實境功能建置，

以及影音製作這四個次步驟。而第二部份的實物介面則是指本系 統的實體操作介面，也就是前節所述之圖卡。為了讓系統的整體 觀感及易於操作使用，圖卡上的圖案，需要先經過美編及繪圖，

最後才印刷並製作成如圖64 之外觀。

圖57 擴增實境系統建置內容

（一）虛擬內容製作階段：這部份的製作過程會有四個步驟，分別

調查每一樓層各類空間之數量，並整理如下表 8。“教 室＂類主要是指供各個班級上課用之教室位置；“系 所＂類主要是指各系各所及人文學院之辦公室位置、系 所院所屬會議室、研究生討論室、系學會、中心、個人 練習室等其它空間設施位置；“老師＂類是指各個老師 專屬之研究室位置；“出入口＂類則指樓層中各個出入 樓梯、電梯及大門進出口等位置；“洗手間＂是指每一 樓層的一般洗手間與殘障人士使用之洗手間位置。表 8 也列出以上各個分類空間之位置圖，並於後續在建置分 層導覽功能時使用。

表8 五種隔間分類之各個位置與數量統計表

經過調查各個空間位置與所屬分類後，接著便是用 作分層導覽之各層模型內容建置，如下表 9 中所示，分 別有一樓模型、二樓模型、三樓模型、四樓模型、五樓 模型，以及整體人文學院建築模型，每一組模型皆由多 個模型層組合而成，例如一樓模型是分別由A1F、B1F、

A1F region、B1F region 這四個子模型層所組成，A1F 代表一樓A 區的建築構造模型，B1F 代表一樓 B 區的建 A1F region B1F region

二樓 模型

A1F, B1F A2F, B2F A2F region B2F region

三樓 模型

A1F, B1F A2F, B2F A3F, B3F A3F region B3F region

四樓 A4F region B4F region

五樓 A5F region B5F region 整座

圖58 單一模型匯入 Quest3D 軟體後之結果

圖59 設定模型位置、方向及大小的 Motion 模組

匯入所有模型至本研究專案檔後，所有模型皆需要 進行如圖 59 的 3D 相關基本設定。其基本設定主要有 Render、Camera、3d Object與 Light這四個要素。Render 下方要接上 Camera、3d Object 與 Light 才能完成模型 的3D 相關基本設定。其中 Camera 是使用本研究為呈現 擴增實境效果之AR Camera，而 3d Object 則為本研究 的六個模組。對於 Light 的部份本研究利用 Quest3D 內 建的Light 模組，建立了三種 Light，其屬性皆為 Point，

它們三者的主要差別只有在放置位置的不同而已，目的

是要製造模型登場時的光影效果，讓模型的呈現能更賞 心悅目。另外，為了讓本研究導覽系統可以具有分層導 覽的切換功能，圖60 中利用具 Render 屬性之 Channel Switch 模組，在設定程式條件判斷完成後，作控制擴增 實境系統於畫面中應渲染呈現哪一個模型之用，其判斷 的依據是圖60 中名為 WhichOne 的值。

圖60 六組模型的基本 3D 設定

(3) 擴增實境環境之建置：本研究主要是採用遠颺開發的 Lightning Studios 在 Quest3D 構架下的 AR 模組，其主 要內容有下圖61 中的 AR_Info、Display、AR Camera。

AR_Info 主要是對圖卡的圖案進行辨識使用，Display 是 對電腦畫面與攝影機畫面的長寛解析度進行換算使用，

AR Camera 則是對接上電腦的攝影機資訊進行處理使 用。在這樣的擴增實境基礎架構下，再接上 render，便 完成本研究擴增實境系統之環境建置。其中render 是上 述圖60 放有各個模型之內容。而圖 60 所述的三種 Light

便是圖 61 中名為 Spot Light A、Spot Light B 與 Spot Light C。

圖61 擴增實境模組之主要環境架構

2. 貼圖渲染階段：當虛擬模型建置完畢，接著是進行貼圖渲 染階段。若要讓建築模型更迫真，渲染是一項很重要的步 驟。為減輕模型在擴增實境中運作的效能，不考慮使用照 片作為貼圖材質，而是透過使用 SketchUp 的渲染功能，貼 上 SketchUp 內建材質，把模型匯至擴增實境軟體後再對其 設定光影，以使人文學院的虛擬建築模型變得更迫真。所 以，若要讓渲染得到好的效果，其因素有：

(1) 軟體的材質設定 (2) 軟體的光影設定

3. 功能建置階段：當虛擬模型的貼圖渲染已經處理完畢，即 可把模型置入擴增實境軟體，以進行相關連結及互動設 定。功能建置這個階段，最費時的工作主要是在如何設定 更富互動性的功能操作流程，以及使用介面的設計。模型

的構造及建置時是否有適當分群，會對互動功能的設定有 其成敗之影響。

這部份主要是針對上述的3D 內容與多媒體播放內 容，進行相關介面及功能之設計與製作。3D 模型可以跟隨 使用者手握的圖卡而移動旋轉這一點已經很引力注目，若 再加上互動功能的相關設計，將會讓導覽系統擁有更多的 互動性與趣味性。為了足滿使用者希望可以分層導覽及剪 影播放之功能，本研究分別對介面與功能這兩部份的製作 進行如下相關說明：

(1) 導覽之介面製作：本導覽系統採用目前一般通用的電腦螢 幕解析度作為介面的解析度設定，本系統的介面是攝影 機攝取影像之完整畫面大小，而且為了要減少因攝影機 背景太雜亂而干擾整個系統介面的整潔度，本研究特別 為介面加入具有 alpha 值且大小與介面相同的黑白圖 檔，放置在攝影機畫面的前方，營造出一種像是聚光燈 的氣氛，即介面週遭相較於介面中間處偏暗。

在 Quest3D 中針對介面的設定主要有下圖 62 的七 個 部 分 ， 分 別 依 序 是 名 為 BG Spot、circleButton、

posGuide 、 banner 、 colorButton 、 leftLabel 及 videoButton，分別對應上述的聚光效果、分層導覽按鈕、

圖卡擺放參考位置小圖示、國立臺東大學 logo、空間分 類按鈕、空間名稱、剪影播放選擇按鈕。

圖62 在 Quest3D 中各個與介面內容有關之設定項目

(2) 導覽之功能製作：本研究系統之所有互動皆於 Quest3D 中進行設定，其主要是由進行按鈕邏輯判斷的程式（如 圖63），以及分層按鈕圖、空間分類按鈕圖、剪影播放按 鈕圖的copy image 模組所組成（如圖 64）。

圖63 按鈕邏輯判斷組成程式

圖64 按鈕介面的存放處

4. 影音製作：在整個介面與功能的基本架構都建置完畢後，

接著便是把最後的額外媒樂資訊加入本系統中，以增加系

接著便是把最後的額外媒樂資訊加入本系統中，以增加系