自動空間測距

由 電 腦 產 生 (computer-generated) 虛 擬 影 像 ， 是 一 種 可 以 任 意 調 整 尺 度 的 多 尺 度 (multi-scale)空間呈現媒材（Bridges and Charitos, 1997）。且不少設計者體認到大部份

用電腦輔助設計系統所產生的虛擬環境，是缺乏人的存在感與尺度感(Penz, 2003)。

其可能的原因在於提供給空間瀏覽者的視覺範圍受到限制，瀏覽者對觀看的空間不 易產生融入感，相對也較無法以自己的身體尺度當作參考物來判斷所處之空間尺 度，所以在在動畫或虛擬實境中，對於空間尺度的掌握，往往需要透過空間中的參 考物、材質大小等因素才能稍微有個估計值判斷空間尺度的大小。而在 3.4.1 節對於

「設計者」與「觀看者」在「立體動畫」中的空間尺度之原始落差現象：

現象六、主要以「參考物」做為判斷空間尺度的依據，但對尺度越大的空間在判斷的誤差會越 大。

空間尺度之二次落差現：

現象九、「設計者」對建築元素有較準確的尺度概念，相對「觀看者」在空間尺度的判斷會較準 確。

在 3.4.2 節對於「設計者」與「觀看者」在「立體虛擬實境」中的空間尺度之二次落 差現象：

現象十九、「設計者」對能透過其建築知識，能較快速且準確的知道空間的尺度，而「觀看者」

只能藉著感覺說出一個數字。

Ruddle 等人(1998)也指出距離的判斷和經驗有關，當瀏覽者越熟悉虛擬環境的導覽，

越能精確他們的空間知識。這或許也間接的證明「設計者」相對於「觀看者」對於 虛擬環境的熟悉度在其本身的專業訓練有著背景上的差異，建築設計經驗者較能透 過建築相關知識知道一些建築元素的尺度，進而在瀏覽一空間時，透過這樣的背景 知識推算所處的空間尺度為何，沒有建築設計經驗者雖也有透過參考物來推算空間 尺度，但推算出來的尺度無法較有建築設計經驗者正確，且如是動畫，畫面的運鏡 一直在前進著，很難讓「觀看者」可以像用虛擬實境的瀏覽方式，可以對某個牆面 之有重複性材質做估算，如果是在一個空無一物的空間中，沒有任何的參考物，要 掌握一個空間的尺度，可能便會更加的困難。

因此，本系統加入了自動空間測距，使用者在空間瀏覽中，只要想了解目前身處的 空間大小時，就如雷射測距儀一樣，隨時可以透過鍵盤或搖桿按鈕，以切換方式，

開啓自動空間測距的功能，只要使用者將視覺中的十字偵測點移到任何是屬於建築 材料的部份，便能顯示出從目前的觀看位置到十字偵測點對應到建築體的距離，如 圖 4.12 所呈現的是目前觀看位置到最後一面牆的距離為 22.89 公尺。

4. 空間視覺化系統

圖 4.12：空間尺度之測距偵測點與距離顯示

射線碰撞測距

在空間瀏覽的過程中，攝影機根據攝影機目前的位置(position)、角度(rotation)、視覺 範圍與焦距，將攝影機前方由點(vertex)座標組成的三角面(polygon)、二維點陣的材 質與陰暗面處理等即時的運算成視覺影像，呈現在瀏覽者眼前，而呈現在螢幕前的 每一點像素(pixel)背後都是透過數學三維向量(vector) 運算的結果，因此由三角面組 成的幾何模型經過透視法則的計算，呈現出如真實視覺世界中物體遠近的關係。但 人辨識這些 物體的遠近 ，只能根據 一些視覺線 索知道物體 的大概位置 與關係 (Schiffman, 2000)，除排靠一些儀器的測量，才能得到一個較精確的距離數值。而在 電腦的數位世界裡，所有東西都是建構在數字的背景下。因此，在 Quest 3D 中的射 線碰撞偵測(CollisionRayCheck) channel 是一個可以像打雷射線的方式一樣，從身處 位置及時的測出射線所投射到目標物的表面位置，並回傳這個位置的三維座標。圖 4.13 為射線碰撞偵測的主要連結 channel，從最左邊節點起為取得攝影機矩陣(camera matrix)之位置向量，第二節點也是從攝影機矩陣中取得攝影機的方向向量，即是射 線的向量，第三與第四節點則是根劇第一與第二節點之向量，計算右方數個碰撞偵 測(collision object channel)的物件之射線與物件表面(surface)交錯(intersection)的位置與 方向(direction)。取得射線的交錯位置與方向後，再將這兩個向量轉變為一個矩陣，

透過數值運算(value operator) channel 中的 Get relative distance 取得與攝影機矩陣的相 對距離(圖 4.14)，並呈現在空間瀏覽時的 2D 顯示介面圖中。

圖 4.13：射線碰撞偵測的主要連結 channel

圖 4.14：數值運算 channel 計算攝影機與射線交錯點的相對距離

測距介面顯示

在上一步驟射線碰撞測距中，根據視點之十字座標所對應的物體表面即時的取得一 個與瀏覽者位置的測距數值。在此步驟中，我們要將此測距資訊以立體的方式顯示 在本系統中。圖 4.15 為測距介面顯示的主要 channel，圖的左上方為一個 Channel Switch，透過這個 channel 來決定測距資訊是否顯示在系統畫面上，其左下所接的是 一個 Expression Value 的 channel，用來偵測其下面的 channel 是否有一個 channel 之值 為 1，即是本系統設定之搖桿按鈕 7 與鍵盤 D 是否有按下，如果有按下，便會執行 Display UI ChannelSwitch 右下方之 channel group。由於本系統之立體呈現是每一組客 戶 端 電 腦 是 以 水 平 擴 展 方 式 ， 將 顯 示 的 解 析 度 從 1024X768 的 比 例 ， 轉 變 成 2048X768，再由兩部投影機各自以 1024X768 解析度呈現左右眼影像，因為介面所顯 示的為 2D 形態的資訊，無法像 3D 場景裡的模型一樣，可以直接由處理立體影像的 channel group 將之分為左右影像，所以對於 2D 之文字要以立體方式顯示，必需在

4. 空間視覺化系統

2048X768 的顯示解析度中，設定兩組的 TextOut channel，即是在左眼畫面座標 475 與 270 顯示測距資訊，要在右眼畫面相同位置上顯示同樣的測距資訊，在右邊的 2D Screen Text channel 的 顯 示 位 置 需 要 再 加 上 水 平 方 向 1024 的 向 量 質 (Add Two Vectors)，而 2D Screen Text 底下所連接的其它 channel，則直接連接至左邊的 2D Screen Text 的文字內容、文字顏色與字型。

圖 4.15：測距介面顯示之主要 channel