結合印紋之點矩陣全像片設計及其品牌保護應用之研究

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(1)國立臺灣師範大學圖文傳播學系碩士論文. 結合印紋之點矩陣全像片設計及其品牌保護應用之研究 Dot Matrix Hologram with Designed Patterns and the Application to Brand Protection. 研究生：傅如尉指導教授：王希俊博士. 中華民國一○三年二月.

(2) 目錄圖目錄............................................................................................................................ii 表目錄............................................................................................................................ v 中文摘要....................................................................................................................... vi Abstract .......................................................................................................................vii 第一章緒論 ............................................................................................................... 1 第一節研究背景與動機.................................................................................... 1 第二節研究目的................................................................................................ 3 第三節研究問題................................................................................................ 3 第四節研究範圍與限制.................................................................................... 4 第五節名詞釋義................................................................................................ 5 第二章文獻探討 ....................................................................................................... 6 第一節全像術的起源與發展............................................................................ 6 第二節品牌保護.............................................................................................. 20 第三節文獻探討小結...................................................................................... 28 第三章研究方法 ..................................................................................................... 29 第一節研究流程.............................................................................................. 29 第二節研究設備與工具.................................................................................. 31 第三節研究設計.............................................................................................. 38 第四章研究結果與討論 ......................................................................................... 49 第一節結果分析與討論.................................................................................. 49 第二節防偽加值產品之品牌保護.................................................................. 58 第五章研究結論與建議 ......................................................................................... 61 第一節研究結論.............................................................................................. 61 第二節研究建議.............................................................................................. 63 參考文獻...................................................................................................................... 64. i.

(3) 圖目錄圖 1-1 利用全像攝影表現具有景深之空中鳥瞰影像之應用....................................2 圖 2-1 全像藝術展演作品《Requiem》......................................................................8 圖 2-2 全像藝術展演作品《夏娃克隆系列》................................................................8 圖 2-3 一般光柵結構產生之繞射示意圖..................................................................10 圖 2-4 全像片光柵結構產生之繞射示意圖..............................................................11 圖 2-5 點矩陣全像片的微結構示意圖(a)「師大大師」全像片(b)局部顯微放大示意圖(c)微結構示意圖..................................................................................................11 圖 2-6 光柵點結構圖..................................................................................................12 圖 2-7 以不同角度觀看同一張全像片所呈現之不同光影變化示意圖..................13 圖 2-8 點矩陣全像數位檔案組成示意圖..................................................................13 圖 2-9 灰階值與光柵角度示意圖..............................................................................14 圖 2-10 點矩陣全像片結合二維條碼之應用............................................................15 圖 2-11 開啟智慧之門全像鑰圈................................................................................16 圖 2-12 以全像術呈現之煙火動態效果示意圖........................................................16 圖 2-13 點矩陣全像片與球員卡設計整合之加值產品............................................17 圖 2-14 新台幣一千元（左圖）與五百元（右圖）鈔券正面右側之光影變化箔膜式安全線..................................................................................................................18 圖 2-15 台灣建國百年「慶典煙火」紀念郵票........................................................19 圖 2-16 施振榮提出之「微笑曲線」示意圖............................................................21 圖 3-1 研究流程圖......................................................................................................30 圖 3-2 研究概念示意圖..............................................................................................31 圖 3-3 (a)平面設計檔案原稿(b)全像數位影像設計之彩色檔案(c)全像數位影像設計之灰階檔案..............................................................................................................33. ii.

(4) 圖 3-4 全像片彩色圖檔純色自動除錯更正次模組（ckcolor.m）效果示意影像(a) 為經輸入彩色索引檔(b)為程式所分析出之非純色像素位置與數量結果.............34 圖 3-5 全像片電腦輔助設計程式之組合設計次模組結果示意影像(a) (b) (c) (d) (e) 設計之原稿影像(f)可輸出為全像影像之色彩檔案(g)可輸出為全像影像之為灰階檔案..............................................................................................................................35 圖 3-6 全像片光影效果預覽模組之 36 張觀看角度模擬影像.................................37 圖 3-7 呈現觀察者視線、點光源與點矩陣全像片位置之預覽模組運作原理示意圖..................................................................................................................................37 圖 3-8 預覽模組以每次間隔 5 度之方式作順時針旋轉模擬圖與有效光柵間距 d' =. 示意圖..........................................................................................................38. 圖 3-9 (a)全像片光影變化效果示意影像(b)全像片在特定角度無法觀測內容示意影像..............................................................................................................................39 圖 3-10 以數位模擬方式所得之全像片光影變化效果示意圖................................40 圖 3-11 (a)「師大大師」全像片(b)「師大大師」全像片之遮罩數位檔案....................41 圖 3-12 121 組印紋遮罩數位模擬圖...........................................................................42 圖 3-13 於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值............44 圖 3-14 「色彩值（. ）」與「灰階對比值（. ）」之色彩 RGB 空間示意...44. 圖 3-15 全像片模擬結合印紋之 36 張影像，於其中取同樣之 A、B 點，前者所在範圍之濃度數值為原影像的 10%，後者為 50%，計算兩點之色彩值與灰階對比值..................................................................................................................................45 圖 3-16 以數位模擬方式所得之全像片結合印紋後的光影變化效果示意圖........45 圖 3-17 第二組數位模擬之(a)全像影像彩色索引檔(b)全像影像灰階檔(c)印紋遮罩數位檔案(d)於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值..................................................................................................................................46 圖 3-18 第三組數位模擬之(a)全像影像彩色索引檔(b)全像影像灰階檔(c)印紋遮罩 iii.

(5) 數位檔案(d)於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值..................................................................................................................................47 圖 3-19 第四組數位模擬之(a)全像影像彩色索引檔(b)全像影像灰階檔(c)印紋遮罩數位檔案(d)於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值..................................................................................................................................48 圖 4-1 (a)無印紋之全像片模擬影像，A 與 B 兩點色彩值與灰階對比值數據示意圖 (b)有印紋之全像片模擬影像， A 與 B 兩點色彩值與灰階對比值數據示意圖..................................................................................................................................50 圖 4-2 (a)121 組印紋遮罩數位模擬象限圖(b)121 組色彩值趨勢圖(c)121 組灰階對比值趨勢圖..................................................................................................................53 圖 4-3 (a)整合印紋遮罩之全像片，在漫射光源觀察之下仍然保有獨特的光影變化效果(b)由另一個角度觀察印紋全像片時，仍然可以清楚呈現全像片的內容圖文..................................................................................................................................55 圖 4-4 第二組實驗素材之(a)121 組印紋遮罩數位模擬象限圖(b)121 組色彩值趨勢圖(c)121 組灰階對比值趨勢圖...................................................................................56 圖 4-5 第三組實驗素材之(a)121 組印紋遮罩數位模擬象限圖(b)121 組色彩值趨勢圖(c)121 組灰階對比值趨勢圖...................................................................................57 圖 4-6. (a)結合「師大大師」印紋與客製化文字之「師大大師」點矩陣全像片胸. 針(b)觀察發現在較偏折的角度時，全像片的內容圖文仍可被清楚觀察(c)「師大大師」點矩陣全像片胸針之客製化文字內容放大示意圖.......................................60. iv.

(6) 表目錄表 2-1 智慧財產相關法律整理..................................................................................24 表 2-2 防偽技術之分類..............................................................................................25 表 2-3 防偽技術的主要類型......................................................................................26 表 3-1 實驗部分之研究設備與工具..........................................................................32 表 4-1 121 組數據加總結果.........................................................................................52. v.

(7) 中文摘要由於科技蓬勃發展，偽造情況日益增加，近年來世界各國在發行新版證件與鈔券等安全文件時，均廣泛運用具有抵抗影印及掃描功能之全像科技。然而全像片的光影變化效果必須在點光源及特定角度之下才可清楚顯示。為改善不易觀察情形，本研究欲整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度之「師大大師」印紋與點矩陣全像片結合，使其在漫射光源與各種角度觀察時，品牌名稱與字樣依然清晰可見，提升品牌識別程度，讓使用者對品牌印象加深，減少混淆與誤認情形，進而達到品牌保護的效果。本研究以 Matlab 程式語言軟體開發全像影像電腦輔助設計程式之除錯模組、合成模組及預覽模組；其中，預覽模組能夠預覽全像片的光影變化效果。接著，分別計算全像片與結合印紋之全像片的數位模擬影像之色彩值與灰階對比值，並與真實影像比較兩者差異性；同時，以印紋作為遮罩的方式可彰顯全像片內容識別程度。研究結果顯示，利用全像影像電腦輔助設計程式之預覽模組，能夠準確預覽全像片與結合印紋之全像片的光影變化效果；此外，全像片與結合印紋之全像片的數位模擬影像之色彩值與灰階對比值，其數據呈現較佳之區塊，也確實與真實影像的結果相互呼應；而印紋全像片之數位模擬影像與人眼觀察結果，兩者也具有一致性。最後，本研究將「師大大師」點矩陣全像片搭配輸出之印紋遮罩與客製化文字，製作成防偽加值產品---「師大大師」點矩陣全像片胸針，兼具視覺美感與防偽效果，成功地整合全像科技與印刷科技，除了增進品牌的附加價值，更能達到品牌保護之功效。. 關鍵字：點矩陣全像片、品牌保護、防偽科技. vi.

(8) Abstract With the rapid advance of digital technology, counterfeiters can easier fabricate unauthorized copy of security document. In view of this situation, more and more countries have added OVD (Optically Variable Device), which can prevent from copying and scanning, into legal documents, passport and banknote. Dot matrix hologram, as a kind of OVD, has played an important role in this trend. However, the iridescent (Rainbow-like) feature of hologram can only be clearly observed at specific angles and under pointed light sources. To improve the observing situation, this research aimed to implement the idea of integrating hologram technology with printing technology, designed "NTNU Master" patterns with different densities as the subject of the research, and integrated with hologram to enhance the recognition of brand content. With the enhancement of brand content, the users would have less difficulties in confusing and misunderstanding about the brand. To achieve the purpose of brand protection, this research used Matlab to develop Matlab-based computer assisted program for the design of dot matrix hologram which includes three modules: a) error locating module, b) composition module, and c) preview module. Among these modules, preview module can preview the iridescent feature of hologram. Besides, this research calculated the color values and grayscale values of digital simulated image of hologram and those with designed patterns, then compared these data with the virtual ones. Moreover, integrating designed patterns with hologram as masks can highlight the content of hologram. The results showed that Matlab-based computer assisted program could accurately preview the iridescent features of hologram and thus reduce the failure rate of to outputting a dot matrix hologram. Furthermore, the data of color values and grayscale values of both digital simulated images of hologram and those with designed patterns were matched. Therefore, to dig out the best combination of hologram and designed pattern that conforms to real-world observing circumstances, this research outputted 121 sets of designed patterns to integrate with hologram and compared the outcomes of digital simulated images with that of hologram without designed patterns, and found out that the two outcomes went equally. Finally, this research produced an anti-counterfeiting value-added product --- "NTNU Master dot matrix hologram pin" which combined the "NTNU Master" dot matrix hologram with designed pattern and customized texts. Thus, the product had both aesthetics and anti-counterfeiting features to achieve the idea of brand protection. Keywords: Dot matrix hologram; Brand protection; Anti-counterfeiting technology vii.

(9) 第一章. 緒論. 本研究欲整合全像科技與印刷科技，以印紋結合全像片的方式解決其在某些特定角度下觀察不易的情形。因此本章將依序闡述研究的基礎知識，共分成五小節進行論述，分別為第一節研究背景與動機，第二節研究目的，第三節研究問題，第四節研究範圍與限制，最後並針對研究的重要名詞進行說明，作為第五節名詞釋義。. 第一節. 研究背景與動機. 隨著電腦科技的快速發展，使得高品質影像複製變得更加有效與方便，但相對地也讓仿冒者更容易進行非法複製。有鑑於此，近年來國際刑警組織（International Criminal Police Organization, ICPO）建議世界各國在發行新版證件與鈔券等安全文件與有價證券時，可加入具有光影變化效果，並且能夠抵抗影印及掃描功能之光學可變裝置（Optically Variable Device, OVD），例如我國面額一千元鈔券上的光影變化箔膜即屬於 OVD 的一種，其中，全像科技也屬於此領域，可見其逐漸備受重視。除了豐富的光影變化之外，全像科技製作技術的高門檻也使其被大量應用於防偽機制中，其高防偽特性可用於第一線防偽以識別真偽。以鈔券為例，由於人們在交易時觀察鈔卷的時間很短，在加入全像科技之後，其明顯的光影效果可讓人於第一眼即判斷出鈔券之真偽，具有易於辨識及不易被大量複製之特性（van Renesse, 2005）。此外，商品或包裝設計為了防止仿冒，近年來也有許多知名品牌使用 OVD 來進行產品的品牌保護。. 全像科技的發展已經相當成熟，改變了傳統影像只能以平面二維的方式呈現，全像片可在原本的二維平面上顯現三維立體影像，如圖 1-1 為利用全像攝影 1.

(10) 與 LED 燈表現具有景深之空中鳥瞰影像的應用實例（Bove, 2012）。其中，能與數位製作流程相結合的數位點矩陣全像片（Dot Matrix Hologram）更是占了舉足輕重的地位，使得全像片可透過如 Matlab 程式語言軟體，以撰寫程式的方式輔助其設計，產生多樣化的視覺效果，像是變圖、景深效果等；此外，透過全像數位檔之彩色索引檔與灰階檔之設定，可分別控制全像片的色彩表現以及全像影像的觀察角度，使得觀者在不同角度之下能夠觀察到如彩虹般的光影變化效果。. 圖 1-1 利用全像攝影表現具有景深之空中鳥瞰影像之應用資料來源：Bove, V. M. (2012). Display holography's digital second act. Proceedings of the IEEE, 100(4) , 918-928.. 然而全像片的光影變化效果只能在特定角度以及單一光源之下，才能被清楚觀察，在某些角度甚至完全無法觀測到全像片的內容，經常造成觀測上的不便。為解決此長久以來的問題，本研究將透過「設計」整合全像科技與印刷科技：以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩，突顯全像片的內容，使其可在各種角度以及漫射光源下被清楚觀察，彰顯品牌識別度，進而達到品牌保護之目的。 2.

(11) 第二節. 研究目的. 本研究為整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，欲設計不同濃度的「師大大師」印紋與全像片搭配，以其作為遮罩的方式彰顯全像片的內容，當在各種角度以及漫射光源下觀察時，品牌名稱與字樣依然清晰可見，提升品牌識別程度，讓使用者對品牌印象加深，減少混淆與誤認情形，進而達到品牌保護之效果。. 綜合以上所述，本研究之目的可歸納為以下四點：一、設計不同濃度的「師大大師」印紋與全像片搭配，以印紋作為遮罩的方式彰顯全像片內容。二、以數位方式預覽全像片與印紋組合，並檢視其效果。三、輸出實體之印紋遮罩與全像片整合，並與數位模擬影像對照。四、彰顯全像片內容的品牌識別度，以達到品牌保護之效果。. 第三節. 研究問題. 本研究欲整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，欲設計不同濃度的「師大大師」印紋與全像片搭配，以印紋作為遮罩的方式突顯全像片的內容，使其可在各種角度以及漫射光源下被清楚觀察，提升品牌識別程度，進而達到品牌保護之效果。. 3.

(12) 因此，根據本研究之目的，研究問題可歸納為以下四點：一、如何設計不同濃度的「師大大師」印紋遮罩與全像片搭配，以彰顯全像片內容？二、如何以數位方式預覽全像片與印紋組合，並檢視其效果？三、如何製作與輸出實體之印紋遮罩與全像片整合？四、如何彰顯全像片內容的品牌識別度，以達到品牌保護之效果？. 第四節. 研究範圍與限制. 本研究以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，以其成品進行不同濃度的「師大大師」印紋匹配，並在每張全像影像中取兩個點量測色彩值與灰階對比值的數據。然而全像片的光影變化效果會隨著全像數位檔案之光柵角度、光柵間距與光柵尺寸的設計數值不同而有所差異，因此研究結果可能因為實驗素材與取樣位置不同而有所差異。此外，本研究使用 RGB 色彩空間及方程式計算整合印紋的全像片模擬影像之色彩值與灰階對比值，可能與使用其他色彩學的 HSL、HSB （HSV）或 LAB 色彩空間計算所得之數據有所不同，因此所得較佳數據的整合印紋之全像影像區塊也有可能不同。. 4.

(13) 第五節. 名詞釋義. 本節將針對本研究所提及之重要專有名詞進行解釋，共有三項如下：. 一、點矩陣全像片（Dot Matrix Hologram）點矩陣全像片是利用光柵點大小、光柵角度和光柵間距來呈現特殊視覺效果以及光影變化的全像影像，其與傳統的拍攝式全像片有著顯著差異，並可透過壓印、製版的方式大量複製，節省許多成本，現今多應用於防偽標籤、包裝印刷等用途。本研究所使用之點矩陣全像片，製程類似 CD 片，因此在不刻意磨損的情況下，其使用期限約可達一百年。. 二、印紋（Designed Pattern）印紋在本研究中為與「師大大師」點矩陣全像片內容相對應之濃度相異的圖文設計，將其與全像片設計整合並輸出，即可彰顯全像片的內容，提升品牌識別程度，進而達到品牌保護之功效。. 三、品牌保護（Brand Protection）可分為消極的保護與積極的保護。消極的品牌保護為使用法律手段以保護智慧財產及其相關產品，例如商標法、專利法等；積極的品牌保護則是以防偽科技與技術保護智慧財產及其相關產品，例如防偽全像標籤、防偽印刷等。. 5.

(14) 第二章. 文獻探討. 本研究欲整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，使其可在各種角度以及漫射光源下被清楚觀察，提升品牌識別程度，進而達到品牌保護之功效。本章將依序整理與研究相關之現有研究與成果，首先由全像術的原理談起，包含全像術與點矩陣全像術的起源與發展，以及本研究所使用的點矩陣全像片之相關應用；接著討論品牌，並由全像片所具備之防偽功能角度切入，探討品牌保護概念。因此，本章可分成三小節進行論述，分別為第一節全像術的起源與發展，第二節品牌保護，最後進行文獻探討之重點整理與評述，作為第三節文獻探討小結。. 第一節. 全像術的起源與發展. 一、全像術歷史與簡介全像術（Holography）又稱為「全息術」或「立體照相術」，是一種紀錄與再生影像的全訊息技術，源起於 1948 年英籍匈牙利物理學家 Dennis Gabor 提出之波前重建術（ Wavefront Reconstrution ）（ Gabor, 1948 ），以光線干涉（Interference）的方式，利用一條較規則的電磁光波紀錄另外一道含有訊息的電磁光波，有效改善電子顯微鏡取像解析度不足的問題。但是由於當時的光源並沒有足夠的能量，且無法讓光源達到同調性，因此當時此方法提出時沒有激起太多讀者的興趣（Johnston, 2005），且無法進行實際的應用。直到 1960 年代，人類發明了同調且能量集中的光源，即雷射光，才使得全像術有了實際應用的價值，並且迅速擴展。而 Dennis Gabor 也因為全像術的發明，於 1971 年獲得諾貝爾物理獎（Bove, 2012）。 6.

(15) 全像術與一般的攝影術（Photography）之區別，在於攝影術是以幾何光學為基礎，將二維的光強度（振幅，Amplitude）分布資訊記錄在底片上，由於並未記錄光波的相位（Phase），因此僅能得到平面之二維圖像；而全像術是一種立體顯示技術（Dittmann, Ferri, & Vielhauer, 2001 )，其基本原理是利用光的干涉原理，將物光與參考光干涉現象的振幅及相位資訊以感光材料記錄下來，並以原參考光重建與原物一樣具有立體感的三維影像。. 隨著全像科技的蓬勃發展，全像攝影已發展出多種技術，大致可分為同軸全像術（In-line Holography）、體反射式全像術（Volume-Reflection Holography）、離軸全像術（Off-axis Holography）、彩虹全像術（Rainbow Holography）和壓印式全像片（Hologram Embossing），其中壓印式全像片為現今數位點矩陣全像片製作所選用的方式。全像術目前應用的範圍除了隱藏影像資訊、大容量資訊儲存與圖像防偽等領域之外，許多國內外的藝術家也利用全像科技可於平面上表現立體影像的特性，運用在藝術展演以及生活周遭環境的產品中，如圖 2-1 即為以全像作為媒材之藝術展演作品（Ishii, 2006）；而林珮淳的《夏娃克隆系列》作品（圖 2-2），也同樣運用能夠展現 3D 動態效果的全像媒材，使作品具有強烈的當代性與高科技感（陳明惠, 2011）。此外，全像術亦廣泛應用於產品包裝、商品廣告與裝飾品等多種領域。. 7.

(16) 圖 2-1 全像藝術展演作品《Requiem》資料來源：Ishii, S. (2006). Artistic representation with holography. Forma, 21, 81-92.. 圖 2-2 全像藝術展演作品《夏娃克隆系列》資料來源：林佩淳（民 100）。2011 夏娃克隆系列 Eve Clone Series。取自：2011 夏娃克隆系列 Eve Clone Series 光碟 8.

(17) 二、點矩陣全像術點矩陣全像術（Dot-matrix Hologram）由 Frank S. Davis 所提出（U.S. Patent No. 5,262,879, 1993），其影像的產生是透過許多具有光柵的小點顯影於底片或是光阻上。而點矩陣全像打版機所產生的陣列點是利用兩道雷射光產生干涉條紋並紀錄，稱之為「光柵點」（Grating Spot），透過改變相交雷射光的角度和方位，可以改變干涉圖形之顏色與光柵方向。也就是說每個點實際上是由不同間距及方向的干涉條紋所組成，與光柵透鏡的原理類似，即在單一光源及特定的觀察角度下，利用干涉條紋的不同角度及間距，將單色光繞射至不同方向而形成彩虹般的光影效果。. 簡單介紹一般光柵結構繞射的原理。如圖 2-3 所示，p 為光柵間距，m 為整數，λ 則為入射光之波長。當入射光打至光柵結構時，將會產生兩種情況：第一種，入射光直接穿透光柵結構，即第零階穿透（m = 0）；第二種，入射光與光柵結構形成一夾角. ，造成第一階繞射（m = 1），其中 v 和 w 之合為產生繞射. 光之距離，且 v 和 w 分別可與光柵結構上之一點垂直，而繞射光與光柵結構之夾角則為. 。以上說明可由方程式(1)表示： p (sin. + sin. 9. ) = m λ. (1).

(18) 圖 2-3 一般光柵結構產生之繞射示意圖資料來源：van Renesse, R. L. (2005). Optical Document Security, 3rd Ed., Artech House, London.. 而根據上述所介紹之一般光柵結構繞射原理，接著說明本研究所使用之點矩陣全像片的光柵結構繞射原理。如圖 2-4 所示，α 為繞射光的偏折角度，d 為光柵間距，n 為整數，λ 則為入射光之波長；而根據點矩陣全像片製版機 SparkleⅡ 之設定，α 在此為 30 度。當 d 固定時，繞射光之波長與繞射偏折角度成正比關係，因此可產生繞射的七彩光影變化，可以方程式(2)來表示；其中，波長最長之紅色光將會形成最大的繞射角度。 d sin α = n λ. 10. (2).

(19) 圖 2-4 全像片光柵結構產生之繞射示意圖資料來源：研究者繪製。. 而點矩陣全像片是由像素（Pixel）為單位的光柵點結構所組成，每個光柵點由不同間距及方向的干涉條紋所構成（van Renesse, 2004），點矩陣全像片之微結構如圖 2-5 所示。. 放大. (a). 放大. (b). (c). 圖 2-5 點矩陣全像片的微結構示意圖。(a)「師大大師」全像片(b)局部顯微放大示意圖(c)微結構示意圖資料來源：van Renesse, R. L. (2004, May.). Security aspects of commercially available dot matrix andimage matrix origination systems. Paper presented at the SPIE International Conference on Optical Holography and its Applications, Kiev, Ukraine. 11.

(20) 點矩陣全像片主要是藉由調整光柵點結構之光柵間距（Grating Pitch）、光柵角度（Grating Orientation）及光柵點尺寸（Spot Size）來表現影像（如圖 2-6），其主要功能依序為：. （一）光柵間距：用以控制全像片的色彩變化。（二）光柵角度：不同的光柵角度可以使相同方向的入射光繞射至不同的方向，用以控制全像片觀看的角度。（三）光柵點尺寸：控制全像片實際輸出後的解析度。. 圖 2-6 光柵點結構圖資料來源：研究者繪製。. 因此可知由單一光源及特殊觀察角度觀察全像片時，利用干涉條紋的不同光柵角度和間距，將光線繞射至不同方向，可顯現如七彩般光影的全像影像（如圖 2-7），亦能調整光柵方向，將不同底紋影像投射到左眼與右眼，產生視差而有立體的景深效果。也由於利用了光阻記錄及以電鑄金屬來複製其表面凹凸的紋路來產生光柵繞射的效果，點矩陣全像片可以透過壓印的方式進行大量複製與生產；此外，又因為點矩陣全像片具有明顯的辨識特徵，即光影變化效果，因此經常被應用於防偽的領域（Yeh, & Lin, 2012）。. 12.

(21) 圖 2-7 以不同角度觀看同一張全像片所呈現之不同光影變化示意圖資料來源：研究者拍攝。. 點矩陣全像片的製作主要由兩個檔案所組成，分別是全像影像彩色索引檔（Indexed color image）與全像影像灰階檔（Grayscale image），如圖 2-8 所示。彩色索引檔控制全像片之色彩顯現，按照華錦光電科技 (AHEAD Optoelectronics) 所設計的點矩陣全像 SparkleⅡ系統的輸入檔案規格，彩色索引檔可使用的顏色為紅（Red，[255,0,0]）、綠（Green，[0,255,0]）、藍（Blue，[0,0,255]）、青（Cyan， [0,255,255]）、洋紅（Magenta，[255,0,255]）、黃（Yellow，[255,255,0]）、黑（Black，[0,0,0]）七種純色；其中若彩色索引影像檔中含有黑色，其代表原色光的繞射，因此 SparkleⅡ點矩陣製版機不顯色，白色亦然。. 圖 2-8 點矩陣全像數位檔案組成示意圖資料來源：研究者繪製。 13.

(22) 另一方面，灰階檔案則是控制全像片的觀察角度（光柵角度），灰階值設定範圍在 0 到 255 之間，光柵角度可從-90 度至 90 度之間作調整（如圖 2-9），其與灰階值之關係如方程式(3)所示：. 光柵角度 ﹦（灰階值/255）*180 – 90. （單位：度）. (3). 圖 2-9 灰階值與光柵角度示意圖資料來源：研究者繪製。. 由於灰階值之設定會影響人眼所觀看的角度，以灰階值 255 （白色）為例，代入方程式(3)之後，計算出的光柵角度即為 90 度。因此可知，一張全像影像中所涵蓋的灰階值越大，則代表實際輸出的全像片之觀看角度也越偏。. 14.

(23) 三、點矩陣全像片應用之相關研究接著，介紹國立臺灣師範大學圖文傳播系次媒體實驗室（Half Media Lab）關於點矩陣全像片應用之歷年成果。Wang 與 Yang （2006）提出以點矩陣全像片為基礎，並利用其變圖功能發展出即時性的影視播放裝置，可根據變圖的速度播放音訊或視訊，未來能夠延伸應用至藝術展演、電子化學習及防偽裝置；接著， Wang、Yang 與 Fang （2007）將帶有聲音訊息編碼的二維條碼隱藏於點矩陣全像片中，以機器偵測時可即時帶出音訊，具有更佳的互動性（如圖 2-10）。. 圖 2-10 點矩陣全像片結合二維條碼之應用資料來源：Wang, H. C., Yang, P. W., & Fang, F. M. (2007, Nov.). Interactive music synthesis according to the diffractive light from a hologram. Paper presented at the meeting of ISPACS 2007, Xiamen.. 陳怡惠（民 96）結合全像技術與數位典藏內容製作出全像片加值產品「開啟智慧之門全像鑰圈」（如圖 2-11），為產品添加動態的視覺美感，提昇產品內容的深度及附加價值，且具有多重防偽功能，可達到品牌保護之功效。. 15.

(24) 圖 2-11 開啟智慧之門全像鑰圈資料來源：陳怡惠（民 96）。點矩陣全像片應用於數位典藏整合之創新加值研究。（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，台北市。. 張瑞洲（民 97）將噴墨印刷與點矩陣全像片的動態效果整合，找出點矩陣全像片結合噴墨印刷所能表現的顏色色域，增強印刷品的視覺效果及擴張色域表現，並以全像術呈現煙火綻放與建築物之變圖效果，如圖 2-12 所示。. 圖 2-12 以全像術呈現之煙火動態效果示意圖資料來源：張瑞洲（民 97）。點矩陣全像片與噴墨印刷整合之色域表現研究（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，台北市。 16.

(25) 最後，林子淵（民 101）參考我國網球選手，同時也是師大校友的盧彥勳，擷取其晉級溫布頓八強賽的影片之親吻手指伸向天際的經典動作，繪製成連續動作之 3D 圖像，再製作成無需利用電源與螢幕即可顯其動畫效果的 3D 點矩陣全像片，最後與球員卡設計整合（如圖 2-13）。此種兼具科技技術與典藏內容的整合設計，將大幅增加全像加值應用的可能性。. 圖 2-13. 點矩陣全像片與球員卡設計整合之加值產品. 資料來源：林子淵（民 101）。3D 點矩陣全像片呈現經典動態影像之研究 – 以盧彥勳晉級溫布登八強親吻手指及指向天際動作為例（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，台北市。. 17.

(26) 四、全像科技整合印刷技術之應用由於全像片具有變圖、流動感、景深與光影變化等效果，因此被大量應用於防偽領域中，如鈔券、信用卡等安全文件。例如我國新台幣一千元及五百元右方之光影變化箔膜式安全線（林憬屏，民 94），如圖 2-14 所示，不僅能夠抵抗仿冒者使用光學裝置進行非法複製行為，其光影變化效果也能增加第一線防偽之效力，使民眾可輕易以肉眼或簡單儀器辨識鈔券真偽。. 圖 2-14 新台幣一千元（左圖）與五百元（右圖）鈔券正面右側之光影變化箔膜式安全線資料來源：研究者拍攝。. 接著，台灣也於 2011 年發行建國百年「慶典煙火郵票」（中華郵政，民 100 年），將具臺灣特色之煙火景色與河岸夜景融合一體，並以平版套印雕刻凹版印刷，如圖 2-15；此外，此套郵票為首次以燙印光影變化箔膜方式製作而成，以呈現摩天輪與煙火等圖案之光影變化效果。. 18.

(27) 圖 2-15 台灣建國百年「慶典煙火」紀念郵票資料來源：中華郵政（民 100 年）。特 555 慶典煙火郵票【部落格文字資料】。取自 http://www.post.gov.tw/post/internet/w_stamphouse/stamphouse_dtl.jsp?file_name=D5 55. 19.

(28) 第二節. 品牌保護. 一、品牌「品牌（Brand）」的詞源，可回溯至久遠的年代，應源於北歐語系。在維京人時代，「Branding」指的是在畜牲身上烙印，類似今日的註冊商標，代表所有權的一個符號。而「為某樣東西冠上品牌」，就是讓它更有價值，也是品牌創造的重點（陳志銘譯，民 92）。此外，品牌經常與商業行為連結在一起，因此根據 Dictionary of Business and Management 的定義，品牌是「為了定義一項商品或服務的名字、標誌或象徵，使其與競爭者的產品有所區別（Husain, 2012）。」; 吳幼萍、段仁元（民 91）也認為品牌是企業用來與其他企業產品區分開來的一系列名稱、符號、圖形等或這些要素的組合，包括品牌名稱、品牌標誌、商標；此外，品牌也可被視為一項企業識別（Corporate Identity），代表其可被辨識之特徵，尤其是視覺線索（Visual Cues）的使用，例如圖像設計（Design and Graphics）（Markwick, N., & Fill, C., 2007）。相對於企業的有形資產，例如產品與服務，品牌可以說是企業的無形資產，其作為企業的縮影，在賺取利潤的同時，也增強了企業的競爭力（曹垣，民 93）；同時，在市場快速擴張的現今，品牌的建立更是首要課題（Yuval, Jean-Frederic, Jeongmin, & Quarterly, 2012），在市場中扮演著舉足輕重的角色。. 然而，品牌不能只是一個名稱或圖形而已，當其具備某種意義時，才能與使用者產生互動。品牌必須自成哲學，建立一個脈絡情境，講出屬於品牌本身的故事（陳志銘譯，民 92）。宏碁集團創辦人施振榮認為，品牌無論大或小，都要能夠創造價值（黃亦筠、謝明玲、王曉玟、馬岳琳、蘇育琪，民 99），並提出「微笑曲線」：左端代表技術、研發、設計與專利，右端則代表品牌、服務、行銷，兩端皆能創造價值（施振榮，民 93），如圖 2-16 所示。 20.

(29) 圖 2-16 施振榮提出之「微笑曲線」示意圖資料來源：施振榮（民 93）。再造宏碁－開創、成長與挑戰（全新增訂版）。台北：天下文化。. 二、品牌保護品牌建立之後，除了提升知名度以促進消費者產生購買行為以賺取利潤等「有形資產」之外，對於企業來說，保護「無形資產」的品牌更是重要；正如同 Jeff （2006）所提到的，保護產品的同時，其實也是在保護品牌。根據 Widup （2010）指出，美國的頂尖企業有三分之二的資產為無形的，同時世界智慧財產組織（World Intellectual Property Organization, WIPO）也估計「智慧財產」佔世界五百大企業資產的 75%。而品牌就是無形資產，因此更突顯了保護品牌的重要性。. 對於企業來說，品牌是一項無形資產，更是創意的產物；根據智慧財產權（Intellectual Property Rights, IPR）之定義，只要是人類使用智力活動而創造出具經濟價值的產物，都具有財產權利（劉博文，民 91）。而品牌為人們透過創. 21.

(30) 造活動生成之產物，因此隸屬於智慧財產權之範疇。透過創意發想、建立智慧財產到產品生成的過程，最終將創造出許多工作機會（Widup, 2010），這也是企業永續經營的不二法則。. 而創意需要許多資源共同完成，包含經費、人員等成本。然而創意的成果卻很有可能被仿冒或偽造，其中，仿冒（Counterfeiting）在商業上的定義為，任何使用假的商標或仿造受保護之註冊商標的欺詐行為（Bamossy, & Scammon, 1985; Hunter, & Puliti, 2012）。但是隨著時代持續進步，雖然防偽科技與技術日新月異，仿冒者卻也同時掌握著科技趨勢，持續進行仿冒或偽造活動（黃純真、遊景新、廖婉琳、江國銘，民 99），像是桌面出版科技（Desktop Publishing, DTP）的快速發展就可能造成「數位偽造（Digifeiting）」現象的增長，因此實際上仿冒者和仿冒行為是難以追蹤並杜絕的（van Renesse, 2005）；甚至，仿冒者會藉著知名品牌的知名度，非法仿冒或偽造該品牌產品，導致品牌信譽下降及消費者權益受損。. 需要注意的是，許多知名或昂貴的品牌被仿冒的風險高，例如精品、首飾等，損害的不僅是商業利益，更是品牌形象（Giesecke & Devrient, 2012）。然而並非只有它們才會被仿冒，即使是日常生活可見的產品，也有可能成為被仿冒對象（Xeikon International BV, 2012）。因此，隨著盜版情形日益嚴重，有越來越多的產品被迫賦予獨立身分，即品牌名稱或圖案等，以提升品牌能見度，並與該品牌之特定消費族群建立連結關係（黃士剛，民 100）。根據以上論述可以歸納出，經營者為了使品牌健康成長，除了在建立品牌之初就要把「保護品牌」的概念融入設計當中之外，更要走在仿冒者之前，並且同時進行產品與品牌的保護行為（Jeff, 2006）。. 22.

(31) 廣義來看，品牌保護可以分為「消極」與「積極」的保護，以下將分別針對兩者進行論述。. （一）品牌的消極保護---法律司法保護是品牌保護的最主要途徑，因為法律具有權威性和強制性（吳幼萍等人，民 91）。由於品牌屬於智慧財產的一種，因此品牌保護的主要目的即在於防止智慧財產犯罪案件的發生（Husain, 2012）。與品牌等智慧財產相關的爭議與糾紛，臺灣適用的法律主要有以下：著作權法、商標法、專利法、公平交易法與營業秘密法，法律內容整理於表 2-1 （智慧財產法院，民 97）。. 23.

(32) 表 2-1 智慧財產相關法律整理法律名稱著作權法. 商標法. 法律總則. 法律主要內容. 保障對象. 為保障著作人著作. 著作人於著作完成時享有著作權。其保護僅. 語文、音樂、戲劇、舞. 權益，調和社會公共. 及於該著作之表達，而不及於其所表達之思. 蹈、美術、攝影、圖形、. 益，促進國家文化發. 想、程序、製程、系統、操作方法、概念、. 視聽、錄音、建築、電. 展. 原理、發現. 腦程式著作. 為保障商標權、證明. 商標自註冊公告當日起，由權利人取得商標. 任何具有識別性之標識. 標章權、團體標章. 權，商標權期間為十年。商標權期間得申請. 得以文字、圖形、記號、. 權、團體商標權及消. 延展，每次延展為十年. 顏色、立體形狀、動態、. 費者利益，維護市場. 全像圖、聲音等，或其. 公平競爭，促進工商. 聯合式所組成. 企業發展專利法. 公平交易法. 為鼓勵、保護、利用. 專利申請權，指得依本法申請專利之權利。. 發明專利，新型專利與. 發明、新型及設計之. 專利申請權人，除本法另有規定或契約另有. 設計專利. 創作，以促進產業發. 約定外，指發明人、新型創作人、設計人或. 展. 其受讓人或繼承人. 為維護交易秩序與. 事業違反本法之規定，致侵害他人權益者，. 公司，獨資或合夥之工. 消費者利益，確保公. 被害人得請求除去之，並應負損害賠償責. 商行號，同業公會，其. 平競爭，促進經濟之. 任；有侵害之虞者，並得請求防止之. 他提供商品或服務從事. 安定與繁榮營業秘密法. 交易之人或團體. 為保障營業秘密，維. 侵害營業秘密內容大致包含：以不正當方法. 營業秘密指方法、技. 護產業倫理與競爭. 取得營業秘密者；知悉或因重大過失而不知. 術、製程、配方、程式、. 秩序，調和社會公共. 其為前款之營業秘密，而取得、使用或洩漏. 設計或其他可用於生. 利益. 者. 產、銷售或經營之資訊. 資料來源：智慧財產法院（民 97 年 7 月 1 日）。智慧財產法令【部落格文字資料】。取自 http://ipc.judicial.gov.tw/ipr_internet/index.php?option=com_content&view=article&id=959&Ite mid=100005. 24.

(33) （二）品牌的積極保護---防偽科技除了以司法途徑保護品牌之外，品牌經營者必須要有自覺，主動打擊仿冒行為（MBA 智庫百科，民 101）。由於科技與技術的持續進步，仿冒者已經不只偽造產品本身，甚至直接仿冒產品的「包裝」，使得消費者越來越難辨別產品之真偽（Nejdet, 2000）。有鑑於消費者對於產品的認知不一，並非所有的消費者皆能辨識出仿冒品，因此建立消費者對品牌的清楚認識與了解，也是品牌保護的重要課題之一。吳幼萍等人（民 91）提到，為了確保品牌、商標等名稱權益不受侵害，企業應自覺採用先進的防偽技術；曹垣（民 93）也認為，品牌經營者應採用高科技的防偽手段，主動向社會大眾與消費者介紹如何辨識產品的真偽。防偽技術的分類，整理於表 2-2 與表 2-3 （MBA 智庫百科，民 101）。然而無論使用何種防偽技術，或者相互結合使用，只要能夠有效打擊仿冒行為，即可有效地達到品牌保護之效果（Xeikon International BV, 2012）。表 2-2 防偽技術之分類分類功能應用領域使用與辨識範圍. 內容保真防偽（積極防偽）與辨假防偽（消極防偽）產品防偽、標識防偽、信息防偽公眾防偽（明防）、專業防偽（暗防）、特殊防偽. 資料來源：MBA 智庫百科（民 101 年 8 月 23 日）。品牌保護。【線上論壇】。取自 http://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E5%93%81%E7%89%8C%E4%BF%9D%E6%8A% A4. 25.

(34) 表 2-3 防偽技術的主要類型類型. 內容. 物理學防偽技術. 應用物理學中結構、光、熱、電、磁、聲以及電腦輔助識別系統建立的防偽技術. 化學防偽技術. 在防偽標識中加入在一定條件下可引起化學反應的物質. 生物學防偽技術. 利用生物本身固有特異性、標誌性為防偽措施. 多學科防偽技術. 結合兩種或兩種以上學科方法的綜合防偽技術. 資料來源：MBA 智庫百科（民 101 年 8 月 23 日）。品牌保護。【線上論壇】。取自 http://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E5%93%81%E7%89%8C%E4%BF%9D%E6%8A% A4. 因應偽造技術進步及仿冒行為的猖獗，防偽技術逐漸備受重視，哈佛商學院教授 Clayton Christensen 於 1995 年所提出之「突破性科技（ Disruptive Technology）」概念，係指依循固有體系之主流科技，發展出足以擊敗主流市場的技術，並具有兩項足以影響產品競爭力的特點：一，突破性科技具備原本不受主流市場重視之技術，在新興之後反而成為市場最大之賣點；二，相對於既有技術，突破性科技具有「價格低廉、設計簡約、取用便利」之優勢（黃士剛，民 100）。若將突破性科技的概念應用於防偽領域，即為嶄新且無預期取代原有技術之防偽技術；此外，學者 van Renesse （2005）將防偽技術分為三個層級：第一級防偽，主要使用人類的五官感覺判定真偽，例如以人眼觀察全像片的光影變化效果；第二級防偽，需要使用簡易設備進行真偽之判定；第三級防偽，則需要由專業人員以精密儀器進行真偽之判定。由於人類判斷事物的依據主要為第一級防偽中的五官感覺，尤其「視覺」，因此防偽科技在追求創新的同時，首應注重外顯的安全特徵。. 綜合以上，本研究所使用之全像科技，相對於其他高科技，不僅符合突破性科技之特點，其獨特的光影變化效果也與第一級防偽的概念相互呼應 26.

(35) （Waedegaard, & Balling, 2011），可有效阻止非法複製行為。而為了永續發展，未來全像科技也將持續改進，朝著「增強圖形清晰度」、「結合新媒材」等方向邁進（黃士剛，民 100），與本研究之目的「整合全像科技與印刷科技，提升品牌辨識度」不謀而合。. 品牌保護的方法除了司法保護以及防偽科技之外，品牌經營者也應注重品牌的獨創性，因此吳幼萍等人（民 91）提出，品牌經營者應該於為產品註冊商標的同時，設計具有獨創性的品牌名稱和標誌，因為每一個品牌都是獨立的個體（Xeikon International BV, 2012），品牌的獨創性越強，越能夠與消費者產生連結與互動（Jeff, 2006）。因此，懂得展望未來的品牌，就會了解品牌的最大保護者即「品牌」本身，隨著文化水準普遍提升，消費者也將越來越重視品牌內涵與價值（陳志銘譯，民 92）。. 27.

(36) 第三節. 文獻探討小結. 由第一節「全像術的起源與發展」可以歸納出，全像片可以呈現獨特且豐富的光影變化效果；其中，可以數位方式製作的點矩陣全像片能夠便利地以低廉價格大量製作。然而全像片最大的問題在於其在特定角度與漫射光源下觀察不易，無法清楚辨識內容圖文，而在探討文獻的過程中，也發現較少有文獻討論如何改善或解決這項問題。. 接著，第二節「品牌保護」談到品牌的重要性，其作為企業的無形資產，更應該受到保護，又可分為消極的保護：法律，與積極的保護：防偽科技。由於偽造技術日益發達，仿冒情形越來越多，只依靠單一科技達成防偽目的已不可行，許多文獻也提到應該結合多項技術以有效率地防偽。. 防偽是一個溝通的過程，必須被整體設計所支持，其中最重要的概念就是「整合」（van Renesse, 2005）。因此，本研究之目的即為整合防偽科技中的全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩，並與全像片搭配，使其在各種角度以及漫射光源下觀察時，品牌名稱與字樣依然清晰可見，提升品牌識別程度，讓使用者對品牌印象加深，減少混淆與誤認情形，進而達到品牌保護的效果。. 28.

(37) 第三章. 研究方法. 本研究為改善全像片在特定角度觀察不易的情形，將整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩與全像片搭配，使其在各種角度以及漫射光源下觀察時，品牌名稱與字樣依然清晰可見，彰顯品牌識別程度，讓使用者對品牌印象加深，減少混淆與誤認情形，進而達到品牌保護的效果。因此，本章可分成三小節進行論述，分別為第一節研究流程，第二節研究設備與工具，以及第三節研究設計。. 第一節. 研究流程. 本研究欲整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩與全像片搭配，使其在各種角度以及漫射光源下觀察時，品牌名稱與字樣依然清晰可見；先以數位方式模擬全像片與印紋組合，待輸出實體之印紋遮罩與全像片搭配後，再將其與模擬影像比較；最後，製作防偽加值產品「師大大師」點矩陣全像片胸針，以達品牌保護之目的。根據上述內容，本研究之研究流程可歸納為圖 3-1；此外，研究概念整理如圖 3-2 所示。. 29.

(38) 確認研究主題相關文獻蒐集設計不同濃度組合之全像片印紋數位模擬全像片與印紋組合輸出實體之印紋遮罩比較整合印紋之模擬影像與實體全像片製作防偽加值產品品牌保護應用討論提出研究結論與建議. 圖 3-1 研究流程圖資料來源：研究者繪製。. 30.

(39) 圖 3-2 研究概念示意圖資料來源：研究者繪製。. 第二節. 研究設備與工具. 本研究欲整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩與全像片搭配，以彰顯全像片的內容，最後並整合印紋與點矩陣全像片，製作成防偽加值產品「『師大大師』點矩陣全像片胸針」，以達品牌保護之目的。故實驗部分所需之設備與工具如表 3-1 所示：. 31.

(40) 表 3-1 實驗部分之研究設備與工具點矩陣全像片素材. 書法家董陽孜手書「師大大師」字樣之點矩陣全像片. 印紋素材. 與點矩陣全像片內容對應之「師大大師」文字. 研究工具與設備. Matlab R2012a 程式語言軟體 Adobe Photoshop CS3 繪圖軟體 SparkleⅡ點矩陣全像片製版機 Heidelberg Signasetter 底片輸出機. 防偽加值產品製作素材. 「師大大師」點矩陣全像片、「師大大師」印紋底片、客製化文字底片、胸針加工零件. 資料來源：研究者整理。. 本研究將以董陽孜手書「師大大師」字樣之點矩陣全像片為實驗影像，印紋則是與其內容相互對應且灰階濃度值相異的「師大大師」文字，所代表之意義為「昔日師大培育老師，今日師大培育大師」。此外，Matlab R2012a 為本研究設計不同的印紋濃度時所操作之程式語言軟體，並以 Adobe Photoshop CS3 繪圖軟體輔助圖文設計時之調整與修改。此外，點矩陣全像片是由華錦光電科技所設計的全像製版機 SparkleⅡ所製作而成，而研究所需之底片則使用 Heidelberg Signasetter 底片輸出機以解析度 1270dpi 輸出。最後，將「師大大師」點矩陣全像片、「師大大師」印紋底片與客製化文字底片，整合製作成防偽加值產品。. 由於本研究以點矩陣全像片作為實驗影像，因此以下將介紹全像片內容設計之原則。全像片異於一般的平面印刷品，具光影變化、流動、景深、立體等效果，故其製作上也需經過特殊的流程處理。舉全像片製作流程之實例，原始平面設計之原稿如圖 3-3(a)所示，為國立臺灣師範大學之「師大大師」圖文；接著將其設 32.

(41) 計成為全像檔案，包含全像彩色檔案與黑白檔案，如圖 3-3(b)(c)；接著透過全像影像輸出打版於光阻上，即完成實體之全像片輸出。. (a). (b). (c). 圖 3-3 (a)平面設計檔案原稿(b)全像數位影像設計之彩色檔案(c)全像數位影像設計之灰階檔案資料來源：研究者運算。. Molcer 與 Delic （2011）認為，學生在課堂中被指定要完成的計畫，透過操作 Matlab 程式語言軟體之後，完成度將會大幅提升。而在設計全像片時，製程中經常會遭遇到困難，例如彩色索引檔與灰階之對應問題。因此為了減少設計全像片時可能遇到的問題，本研究即利用 Matlab 開發全像影像電腦輔助設計程式，其中包含三個次模組，分別為「除錯模組」、「合成模組」與「預覽模組」，以下將以實例探討各模組之功能。一、除錯模組除錯模組包含「彩色圖檔純色自動除錯更正次模組（ckcolor.m）」及「彩色與灰階圖檔對應自動糾錯次模組（ckholo.m）」。彩色圖檔純色自動除錯更正次模組可找出彩色檔案中所含有的之非純色像素，如圖 3-4(a)為影像中「師大大師」字樣含有非純色像素之影像，圖 3-4(b)則是利用此次模組找出非純色像素的位置與數量之結果，即「師大大師」字樣部分。. 33.

(42) (a). (b) 圖 3-4 全像片彩色圖檔純色自動除錯更正次模組（ckcolor.m）效果示意影像(a) 為經輸入之彩色索引檔(b)程式所分析出之非純色像素位置與數量結果資料來源：研究者運算。另一方面，彩色與灰階圖檔對應自動糾錯次模組則能協助使用者找出彩色與灰階圖檔中不對應的像素，也就是彩色圖檔中的某一像素若有設定 R，G，B，Y，. 34.

(43) M，C 中的任一色，則其相對應位置的灰階影像必需設定灰階值，確保數位點矩陣全像檔案的正確性。. 二、合成模組合成模組包含「組合次模組（mycomp.m）」、「景深次模組（mydepth.m）」與「變圖次模組（myblend.m）」，可設計出不同的光影變化效果，以下針對與本研究較相關之組合次模組作實例討論。組合次模組可利用遮罩方式將前景與背景作組合，如圖 3-5 即為以此方式所設計，圖 3-5(a)(b)與圖 3-5(c)(d)為兩組色彩及灰階影像，透過圖 3-5(e)「師大大師」字樣之二階化遮罩，將色塊處理後作為前景，背景則為光芒的底紋，經程式處理之後則生成可輸出為全像影像之彩色索引檔及灰階檔，如圖 3-5(f)(g)所示。. (a). (b). (c). (f). (d). (e). (g). 圖 3-5 全像片電腦輔助設計程式之組合設計次模組結果示意影像(a)(b)(c)(d)(e) 設計之原稿影像(f)可輸出為全像影像之色彩檔案(g)可輸出為全像影像之為灰階檔案資料來源：研究者運算。. 35.

(44) 三、預覽模組預覽模組（mypreview.m）可建立一組 36 張、不同角度之光影效果的全像片模擬影像，能夠模擬及預覽所設計之全像片於輸出後的光影變化（圖 3-6），並以每次間隔 5 度之方式作順時針方向旋轉；其中，旋轉角度介於 0 度（圖 3-6 左上）到 175 度（圖 3-6 右下）之間。預覽模組運作之原理為，假設全像片位置與觀察者視線垂直，遠處有一固定之點光源以 30 度方向打至全像片正面（圖 3-7）（由遠處打光至全像片的原因為使光線入射的方向一致，避免預覽結果產生誤差）。接著，由於全像片是以每次間隔 5 度之方式作順時針方向旋轉，而光源為固定的，因此所輸入之光源會打至當下旋轉時所接觸的一組具有光柵間距（d）與光柵角度（θ）的干涉條紋上，而使光源產生繞射現象，即可觀察到某一組色光，如圖 3-8 所示。而隨著全像片持續地旋轉，有效光柵寬度為. ，而光源所接觸到的干涉條紋之光柵間距與光. 柵角度的數值也將隨之改變，因而繞射至不同方向，造成所預覽到的色光各異，最後形成 36 組具有七彩般的光影變化預覽效果。其中，30 度至 90 度之無法呈現預覽影像的情形（即白色影像），根據方程式(2) （d sin α = n λ）可以得知，當有效光柵寬度持續增加，可繞射出的光線波長逐漸增加，而止於紅外光，而使得人眼看不到全像模擬影像之光影變化效果。. 另外，用以控制輸出後之全像片色彩變化的光柵間距（即全像影像彩色索引檔）與控制全像片觀看角度的光柵角度（即全像影像灰階檔）兩者數值皆已固定，所設定之全像影像彩色索引檔的顏色可為 R、G、B、C、M、Y 任一種，其所代表的意義為，使電腦辨讀全像設計者所設定之間距數值，例如將全像影像彩色索引檔的顏色設定為 R，即代表全像片在 30 度入射光時，預覽影像將會呈現紅色色光。. 36.

(45) 圖 3-6 全像片光影效果預覽模組之 36 張觀看角度模擬影像資料來源：研究者運算。. 圖 3-7 呈現觀察者視線、點光源與點矩陣全像片位置之預覽模組運作原理示意圖資料來源：研究者繪製。. 37.

(46) 圖 3-8 預覽模組以每次間隔 5 度之方式作順時針旋轉模擬圖與有效光柵間距 d' =. 示意圖. 資料來源：研究者繪製。. 藉由預覽模組的操作，設計者可對於全像片的光影變化效果建立初步認識與了解，掌握全像片設計的要領，並省下高額的全像片打版輸出費用。本研究欲整合全像科技與印刷技術，即以預覽模組數位模擬全像片影像與結合印紋之全像片影像，再與實際的全像片影像之呈現比較相互差異性。. 第三節. 研究設計. 本研究欲整合全像科技與印刷科技，以改善全像片在特定角度觀察不易的情形。依據本研究之目的，預計以「實驗法」作為研究之方法。實驗程序如下：首先，為解決全像片於某些特定角度與漫射光源下觀察不易的情形，第一部分的實驗，將設計濃度各異之 121 組印紋遮罩與「師大大師」點矩陣全像片搭配，以彰顯全像片的內容；再以 Matlab 數位模擬全像片結合不同濃度印紋所得之各組合效果；接著，計算數位模擬之印紋全像片組合的色彩值與灰階對比值數據，並製作成圖表，分析得出最佳之印紋全像片區塊；此外，本研究另外計算了兩組數位模擬之印紋全像片組合的色彩值與灰階對比值數據，以確認所得數據之正確性，此為第二部分之實驗；最後，將 121 組印紋遮罩數位模擬圖實際輸出成為底片，與「師大大師」點矩陣全像片整合，並與客製化文字搭配製作成「『師大大師』 38.

(47) 點矩陣全像片胸針」防偽加值產品，以落實本研究之目的，提升全像片內容的品牌識別程度，進而達到品牌保護之目的。. 首先，全像片擁有豐富的光影變化效果，在不同的角度可以觀測到顏色或圖文的變化，以「師大大師」點矩陣全像片為例，如圖 3-9(a)所示。然而實際上在某些特定角度觀測全像片時，卻無法清楚地看到全像片的內容，有時甚至看起來就像一片金屬，如圖 3-9(b)。. (a). (b). 圖 3-9 (a)全像片光影變化效果示意影像(b)全像片在特定角度無法觀測內容示意影像資料來源：研究者拍攝。有鑒於上述之全像片於特定角度時觀測不易的情形，本研究嘗試以 Matlab 所設計的全像片電腦輔助設計程式之預覽模組模擬全像片的光影變化效果，所得之初步影像如圖 3-10 所示，其與圖 3-6 之影像相同，前者以 6 x 6 矩陣呈現，後者則以 1 x 36 之長條形矩陣呈現。由圖 3-10 可知，數位模擬之結果與實際情形相符，即，除了在某些特定角度時無法觀測到全像片之內容外，全像片皆可呈現豐富的光影變化效果。. 39.

(48) 圖 3-10 以數位模擬方式所得之全像片光影變化效果示意圖資料來源：研究者運算。. 接著，本研究為解決全像片在某些特定角度下觀察不易的情形，欲整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩與全像片搭配，彰顯全像片的內容；再以 Matlab 數位模擬全像片結合不同濃度印紋所得之各組合效果。因此，本研究實驗法之自變項為印紋的濃度數值，依變項為全像片內容識別程度與光影變化效果。. 一、第一部分實驗---計算「師大大師」點矩陣全像片整合印紋遮罩之數據第一部分實驗，本研究所使用之點矩陣全像片如圖 3-11(a)所示。因此，為了彰顯全像片內容，印紋之設計將與全像片中的「師大大師」字樣一致，如圖 3-11(b)所示；其中，「師大大師」字樣所在的區域為前景，外圍邊框部分則為背景。. 40.

(49) 前景背景. (a). (b). 圖 3-11 (a)「師大大師」全像片(b)「師大大師」全像片之印紋遮罩數位檔案資料來源：研究者拍攝與製作。. 為了協調「全像片內容圖文」與「光影變化效果顯現程度」的視覺觀感，找出最佳之印紋全像片組合區塊，本研究預計設定相異的印紋遮罩濃度值，前景與背景的濃度分別由 100%至 0%，取間隔為 10%，使用 Matlab 設計濃度各異之 121 組印紋遮罩，並以數位方式模擬實際輸出之印紋影像，如圖 3-12 所示。接著，計算模擬印紋全像片組合之色彩表現與明暗程度數據（本研究將前者定名為「色彩值」，後者為「灰階對比值」），得到最佳之印紋全像片組合區塊。最後，將其以底片形式輸出，並與「師大大師」點矩陣全像片搭配，並與數位模擬之影像相互對照兩者的圖文辨識程度與七彩光影變化效果。. 41.

(50) 0%. 背景濃度. 100%. 100%. 前景濃度. 0%. 圖 3-12 121 組印紋遮罩數位模擬圖資料來源：研究者設計。. 以圖 3-10 之 36 張全像數位模擬影像，每張影像各取 A、B 位置之兩點（如圖 3-13 所示），計算該兩點之色彩值與灰階對比值，其中「色彩值」與「灰階對比值」之名稱為本研究所定義；色彩值為「值」為. +. ，如方程式(4)；「灰階對比. 」，如方程式(5)。色彩值 =. 42. +. (4).

(51) 灰階對比值 =. (5). =. (6). =. =. =. (7). =. =. =. (8). 首先計算色彩值，公式如方程式(4)：設一數值介於 0 到 255 之間（正數）. =. 的色彩 RGB 空間，如圖 3-14 所示，其中有一直線為. =. = t，其代. 表的是該直線上任一點到 R、G、B 三軸等距離，因此不具色彩。空間中有兩點 A 與 B 點，A 點座標為( 的距離，. ,. ,. )，B 點座標為(. 直線 R=G=B 的距離，. ,. ,. )；. 直線 R=G=B. 為本研究所定義之「色彩值」，. 之定義如方程式(6)及(7)；為 A 點到全像 RGB 空間中原點 O(0,0,0)的距離，為 B 點到全像 RGB 空間中原點 O(0,0,0)的距離；為包含 A 點之平面 43.

(52) R+G+B=. +. +. 且到原點 O(0,0,0)之距離，為包含 B 點之平面. R+G+B=. +. +. 且到原點 O(0,0,0)之距離。接著，於同一個色彩 RGB 空間中. 計算 A、B 兩點的灰階對比值，公式如方程式(8)，為本研究所定義之「灰階對比值」。. A B 圖 3-13 於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值資料來源：研究者繪製。. 圖 3-14「色彩值（. ）」與「灰階對比值（. 資料來源：研究者繪製。 44. ）」之色彩 RGB 空間示意圖.

(53) A10% B 50%. 圖 3-15 全像片模擬結合印紋之 36 張影像，於其中取同樣之 A、B 點，前者所在範圍之濃度數值為原影像的 10%，後者為 50%，計算兩點之色彩值與灰階對比值資料來源：研究者繪製。. 以方程式(4)、(5)之公式計算圖 3-10 之 36 張全像數位模擬影像之後，可得到 36 組數據；接著，同樣取每張影像的 A、B 兩點計算色彩值與灰階對比值；其中，A 點所在之區域設定為原影像數值的 10%，B 點所在之區域則設定為 50% （如圖 3-15 所示），並以相同之 36 張全像數位模擬影像以數位方式整合印紋，得出新的 36 組影像，如圖 3-16 所示，並可得到另外 36 組數據。. 圖 3-16 以數位模擬方式所得之全像片結合印紋後的光影變化效果示意圖資料來源：研究者運算。二、第二部分實驗---驗證第一部分實驗數據之正確性完成第一部分的實驗之後，本研究為了確保數據結果的正確性，另外計算了三組 36 張全像數位模擬影像的色彩值與灰階對比值數據，以作為對照組，且在此三組數位模擬影像中同樣取 A、B 兩點，使用方程式(4)、(5)計算色彩值與灰階對比值，整理所得數據將於第四章研究結果與討論中比較與分析。三組全像數 45.

(54) 位模擬影像以及取點位置如圖 3-17、圖 3-18 與圖 3-19 所示。其中，第二組與第三組全像數位模擬影像之「師大大師」字樣為前景，其他部分為背景（圖 3-17(b)、圖 3-18(b)）；第四組全像數位模擬影像之「師大大師」字樣所在的區域為前景，外圍邊框部分則為背景（圖 3-19(b)）。. 背景前景. (a). (b). B A (c). (d). 圖 3-17 第二組數位模擬之(a)全像影像彩色索引檔(b)全像影像灰階檔(c)印紋遮罩數位檔案(d)於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值資料來源：研究者繪製。. 46.

(55) 背景前景. (a). (b). B A (c). (d). 圖 3-18 第三組數位模擬之(a)全像影像彩色索引檔(b)全像影像灰階檔(c)印紋遮罩數位檔案(d)於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值資料來源：研究者繪製。. 47.

(56) 前景背景 (a). (b). A B (c). (d). 圖 3-19 第四組數位模擬之(a)全像影像彩色索引檔(b)全像影像灰階檔(c)印紋遮罩數位檔案(d)於 36 張全像模擬影像中取 A 與 B 兩點計算色彩值與灰階對比值資料來源：研究者繪製。. 48.

(57) 第四章. 研究結果與討論. 本研究欲整合全像科技與印刷科技，設計不同濃度的印紋與全像片搭配，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩與全像片搭配，使其在各種角度以及漫射光源下觀察時，品牌名稱與字樣依然清晰可見，彰顯品牌識別程度，進而達到品牌保護的效果。因此，本章可分成二小節進行論述，分別為第一節研究結果分析與討論，以及第二節防偽加值產品之品牌保護。. 第一節. 結果分析與討論. 一、第一部分實驗結果與討論本研究欲整合全像科技與印刷科技，以「師大大師」點矩陣全像片為品牌保護之主題，設計不同濃度的「師大大師」印紋作為遮罩與全像片搭配，彰顯全像片的內容。因此本研究在實際輸出印紋全像片之前，先以 Matlab 數位模擬印紋結合全像片之效果，其所呈現之初步影像結果如圖 3-17 所示，可以發現印紋結合全像片確實能夠讓全像片之內容圖文更加清晰，改善了全像片在某些特定角度觀測不易的情形，同時亦保留了全像片特殊的光影變化效果。. 有鑒於上述之初步結果，本研究確信以印紋作為遮罩方式能夠確實彰顯全像片的內容圖文。因此，本研究將全像片數位模擬影像的 36 組數據以及全像片數位模擬整合印紋影像的 36 組數據，整理為折線圖，如圖 4-1(a)(b)所示。. 49.

(58) (a). (b) 圖 4-1 (a)無印紋之全像片模擬影像，A 與 B 兩點色彩值與灰階對比值數據示意圖 (b)有印紋之全像片模擬影像，A 與 B 兩點色彩值與灰階對比值數據示意圖資料來源：研究者繪製。. 由圖 4-1(a)可以發現，無印紋之全像片模擬影像，個別之 36 張影像經計算其色彩值與灰階對比值後，所得之數據與模擬影像相符，即全像片模擬影像之白色區域所代表之意義為「人眼實際觀察時無法看到全像片的內容圖文」，而實驗所作得之初步數據的低點（影像 5 到影像 21 區段），確實與片模擬影像之白色區域相互對應；此外，也可發現其他區域的色彩值與灰階對比值則不穩定。 50.

(59) 接著，為了瞭解全像片與印紋整合後是否能夠同時提升品牌識別度且保留部分光影變化效果，計算有印紋之全像片模擬影像之個別 36 張影像的色彩值與灰階對比值，由結果數據（圖 4-1(b)）可知，原本的白色區域在整合印紋圖樣之後，其色彩值與灰階對比值產生了變化，即色彩值仍然位於低點，而灰階對比值明顯升高，其他區域的色彩值與灰階對比值相較於圖 4-1(a)也穩定許多。. 因此，本研究由上述實驗結果推測，全像片與印紋整合之後，除了能夠提升全像片影像之整體與特定角度的內容識別程度之外，同時亦可保留部分的光影變化效果，達到提升品牌識別度之效果。. 而本研究利用方程式(4)、(5)所計算之 121 組全像片整合印紋的每一個數據皆為以小數點第一位為基準四捨五入後之整數，統整於表 4-1；其中，X 代表每一組當中的 36 組色彩值之加總數值，Y 則代表每一組當中的 36 組灰階對比值之加總數值。接著，將所得數據製作成圖 4-2，以呈現色彩值與灰階對比值加總數值所呈現之趨勢變化。. 51.

(60) 表 4-1 121 組數據加總結果 100%. 90%. 80%. 70%. 60%. 50%. 40%. 30%. 20%. 10%. 0%. 背景. X=3457. X=3587. X=3718. X=3848. X=3978. X=4109. X=4239. X=4369. X=4500. X=4630. X=4761. Y=12973. Y=11793. Y=10683. Y=9662. Y=8749. Y=7957. Y=7293. Y=6757. Y=6333. Y=5999. Y=5729. X=3111. X=3241. X=3372. X=3502. X=3633. X=3763. X=3893. X=4024. X=4154. X=4284. X=4415. Y=11676. Y=10499. Y=9403. Y=8411. Y=7543. Y=6815. Y=6230. Y=5777. Y=5429. Y=5156. Y=6437. X=2765. X=2896. X=3026. X=3157. X=3287. X=3417. X=3548. X=3678. X=3808. X=3939. X=4069. Y=10378. Y=9207. Y=8128. Y=7173. Y=6365. Y=5718. Y=5226. Y=4860. Y=4583. Y=5866. Y=7190. X=2420. X=2550. X=2681. X=2811. X=2941. X=3072. X=3202. X=3332. X=3463. X=3593. X=3724. Y=9081. Y=7915. Y=6861. Y=5957. Y=5229. Y=4683. Y=4293. Y=4010. Y=5297. Y=6627. Y=7988. X=2074. X=2204. X=2335. X=2465. X=2596. X=2726. X=2856. X=2987. X=3117. X=3247. X=3378. Y=7784. Y=6627. Y=5607. Y=4774. Y=4153. Y=3728. Y=3437. Y=4728. Y=6067. Y=7437. Y=8829. X=1728. X=1859. X=1989. X=2120. X=2250. X=2380. X=2511. X=2641. X=2771. X=2902. X=3032. Y=6487. Y=5342. Y=4375. Y=3647. Y=3167. Y=2864. Y=4160. Y=5510. Y=6892. Y=8295. Y=9713. X=1383. X=1513. X=1643. X=1774. X=1904. X=2035. X=2165. X=2295. X=2426. X=2556. X=2687. Y=5189. Y=4064. Y=3183. Y=2613. Y=2292. Y=3595. Y=4958. Y=6354. Y=7770. Y=9199. Y=10638. X=1037. X=1167. X=1298. X=1428. X=1559. X=1689. X=1819. X=1950. X=2080. X=2210. X=2341. Y=3892. Y=2804. Y=2077. Y=1719. Y=3033. Y=4414. Y=5828. Y=7259. Y=8700. Y=10149. Y=11602. X=691. X=822. X=952. X=1083. X=1213. X=1343. X=1474. X=1604. X=1734. X=1865. X=1995. Y=2595. Y=1591. Y=1146. Y=2479. Y=3885. Y=5319. Y=6766. Y=8220. Y=9679. Y=11140. Y=12604. X=346. X=476. X=606. X=737. X=867. X=998. X=1128. X=1258. X=1389. X=1519. X=1649. Y=1297. Y=573. Y=1943. Y=3383. Y=4839. Y=6302. Y=7767. Y=9234. Y=10702. Y=12170. Y=13639. X=0. X=130. X=261. X=391. X=522. X=652. X=782. X=913. X=1043. X=1173. X=1304. Y=0. Y=1471. Y=2941. Y=4411. Y=5882. Y=7352. Y=8823. Y=10293. Y=11764. Y=13234. Y=14705. 0%. 10%. 20%. 30%. 40%. 50%. 60%. 70%. 80%. 90%. 100%. 濃度/ 前景濃度. 註：X 為 36 組色彩值之加總數值，Y 為 36 組灰階對比值之加總數值。資料來源：研究者整理。. 52.