點矩陣全像繞射光偵測之影音互動系統
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(2) 摘要. 本研究藉由應用程式來設計點矩陣全像片，使全像片於不同入射方位 角 度 之 光 源 下 ， 可 得 到 繞 射 光 所 產 生 之 變 圖 (image switch)以 及 流 動 (flow dynamic)的視覺效果。以此兩種不同視覺效果之點矩陣全像片作為感測媒 介建構兩種影音互動裝置。其一互動方式為藉由參與者的肢體擺動改變兩 燈源所產生之全像片變圖的頻率，攝影機即時擷取判讀後改變音樂播放的 頻率；另一互動方式為以單一光源於不同入射方位角形成的流動效果，攝 影機即時擷取全像片顯示影像之變化，經系統判讀後改變音樂播出的節 拍，形成新的互動音樂表現型態。本研究以跨領域整合數位影像處理、全 像科技、音樂演奏播放及音訊處理，以互動方式將點矩陣全像片賦予新的 媒體表現型態。 關鍵字：影音互動裝置，點矩陣全像片，音樂演奏. i.
(3) Abstract. The objective of this research is to develop two hologram-based real-time interactive systems. One system is based on the “image switch” visual effect with the diffractive light from a dot matrix hologram. The participants can interact with audio through two light sources in different incident directions in turns to make the dot matrix hologram displays “image switch” in different colors. The other one is based on the “flow dynamic” visual effect with the diffractive light from a dot matrix hologram. These two systems synthesize audio with different pitches and tempos in accordance with the diffractive light from a dot matrix hologram. As the single light source projects on the dot matrix hologram in different angles, the hologram will display dynamic flow with the lighting orientates. The other system will synthesize audio in different tempos according to the position of the lighting. The two real-time interactive systems have great potential to be new musical expression interfaces. The research has successfully integrated with the fundamental theories of different sciences and technologies, such as optics、digital image processing、musical performance and digital signal processing. Keywords：Video/Audio interactive installation, Dot matrix hologram, Musical performance.. ii.
(4) 目錄. 摘要 ............................................................................................................. i Abstract...................................................................................................... ii 目錄 ........................................................................................................... iii 圖目錄 ........................................................................................................iv 表目錄 ...................................................................................................... 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 ............................................................................... 4 第三節 研究問題 ............................................................................... 4 第四節 研究範圍與限制 .................................................................... 5 第五節 名詞解釋 ............................................................................... 6 第二章 文獻探討 .......................................................................................7 第一節 全像術 ................................................................................... 7 第二節 點矩陣全像片原理及設計 ................................................... 12 第三節 全像科技的應用 .................................................................. 21 第四節 科技藝術與互動多媒體 ....................................................... 30 第五節 小結 ..................................................................................... 40 第三章 研究方法 ..................................................................................... 42 第一節 研究架構 ............................................................................. 42 第二節 研究方法 ............................................................................. 43 第三節 研究工具 ............................................................................. 63 第四章 研究成果與討論.......................................................................... 65 第一節 全像片設計 ......................................................................... 65 第二節 全像影像偵測成果 .............................................................. 69 第三節 音訊合成成果 ...................................................................... 74 第四節 互動模式 ............................................................................. 80 第五節 裝置設計 ............................................................................. 82 第五章 結論與建議 ................................................................................... 85 第一節 研究結論 ............................................................................. 85 第二節 研究建議 ............................................................................. 86 參考文獻 .................................................................................................... 90. iii.
(5) 圖目錄. 圖2-1-1： 圖2-1-2： 圖2-1-3： 圖2-1-4： 圖2-1-5： 圖2-1-6： 圖2-1-7： 圖2-1-8： 圖2-2-1： 圖2-2-2： 圖2-2-3： 圖2-2-4： 圖2-2-5： 圖2-2-6： 圖2-2-7： 圖2-2-8： 圖2-2-9：. 全像攝影之紀錄示意圖 ..............................................................8 全像攝影之重建示意圖 ..............................................................8 穿透式全像片之拍攝示意圖 ......................................................9 穿透式全像片之重建示意圖 .................................................... 10 反射式全像片拍攝示意圖 ........................................................ 10 反射式全像片重建示意圖 ........................................................ 11 穿透式全像片拍攝之光柵示意圖 ............................................. 11 反射式全像片拍攝之光柵示意圖 ............................................. 12 單點光柵之製成示意圖 ............................................................ 13 光柵點排列情形 ....................................................................... 13 雷射光源相交方位與光柵點方位關係示意圖 .......................... 14 雷射光源相交角度與光柵間距關係示意圖 .............................. 14 不同光柵間距繞射示意圖 ........................................................ 14 光柵像素及sparkle點距陣全像製版機控制方法示意圖 ........... 15 繞射光線偏折角度示意圖 ........................................................ 17 光柵點顏色與光柵間距及方向示意圖 ..................................... 18. 白色光柵點顏色之光柵間距及方向示意圖 .............................. 18 圖2-2-10：全像片設計的灰階值與光柵角度對照 ..................................... 19 圖2-2-11：點矩陣全像片製作過程 ............................................................ 20 圖2-3-1： 新版新台幣鈔票結合全像片之應用 ......................................... 21 圖2-3-2： 加密之點矩陣全像片設計 ........................................................ 22 圖2-3-3： Self portrait 自畫像 ................................................................. 22 圖2-3-4： 應用於裝置藝術之全像片設計 ................................................ 23 圖2-3-5： 迪特‧榮格全像作品–進入彩虹 ............................................. 24 圖2-3-6： 光之磨坊系列作品 ................................................................... 24 圖2-3-7： 迪特‧榮格全像動力裝置 ........................................................ 25 圖2-3-8： 「魚兒魚兒水中游」全像藝術裝置 ......................................... 26 圖2-3-9： 林書民全像作品–「非想、想飛」 ......................................... 26 圖2-3-10：林書民作品「化境–假作真時真亦假，無為有處有還無」 .... 27 圖2-3-11：師大大師圖案 ........................................................................... 27 圖2-3-12：原數位典藏畫作 ....................................................................... 27 圖2-3-13：不同入射光源產生的全像影像圖 ............................................. 27 圖2-3-14：全像片之全像影像 ................................................................... 28 圖2-3-15：楊博文研究之全像影音互動系統流程圖 .................................. 28 圖2-3-16：全像影音互動系統互動過程 .................................................... 29 iv.
(6) 圖2-3-17：國際全像大師辻内順平教授與石井勢津子教授 蒞臨次媒體實驗室指導全像影音互動裝置 ............................. 29 圖2-4-1： 人機介面 .................................................................................. 31 圖2-4-2： 感官模式與感測模式間的互動對應關係示意圖 ...................... 32 圖2-4-3： 互動裝置之輸入介面分類圖 .................................................... 32 圖2-4-4： 互動裝置之輸出介面分類圖 .................................................... 34 圖2-4-5： Phenakistoscope player 設備 .................................................... 36 圖2-4-6： Phenakistoscope player 轉盤示意圖 ......................................... 37 圖2-4-7： spinCycle設備與操作情形 ........................................................ 37 圖2-4-8： LINE 所呈現的光束效果與互動情形示意 .............................. 38 圖2-4-9： 虛擬鋼琴操作情形 ................................................................... 38 圖2-4-10：戲水戲之操作實圖 ................................................................... 39 圖3-1-1： 研究流程圖 .............................................................................. 42 圖3-2-1： 生日蛋糕全像片設計圖 ............................................................ 44 圖3-2-2： 國立台灣師範大學圖文傳播系徽 ............................................. 45 圖3-2-3： 利用灰階變化產生動態效果之圖傳系全像片 .......................... 46 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 46 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.... 47 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.... 47 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 ........... 48 圖3-2-8： 「變圖」全像片裝置示意圖 .................................................... 49 圖3-2-9： 「流動感」全像片裝置示意圖 ................................................ 50 圖3-2-10：全像片視覺元素與聽覺回饋方式 ............................................. 51 圖3-2-11：光點位置與節奏速度對應區域示意圖 ..................................... 52 圖3-2-12：生日蛋糕全像片偵測區域 ........................................................ 54 圖3-2-13：系統偵測區域起始點標示 ........................................................ 55 圖3-2-14：系統偵測區域標示 ................................................................... 56 圖3-2-15：四個圓心座標點 ....................................................................... 57 圖3-2-16：中央Do(262 Hz)、中央Re(294 Hz)及中央Me(330 Hz)之波型 (取樣頻率：8000Hz)。 .............................................................. 60 圖3-2-17：變圖全像片互動系統流程圖。................................................. 61 圖3-2-18：流動感全像片系統偵測流程圖。 ............................................. 62 圖3-3-1： Sparkle I ................................................................................... 63 圖3-3-2： SI-300攝影機............................................................................ 64 圖3-3-3： Kowa Macro Lens ..................................................................... 64 圖4-1-1： 「生日蛋糕」主題設計全像片之光阻基板。 .......................... 65 圖4-1-2： 連續影像拍攝示意圖。 ............................................................ 66 圖4-1-3： 攝影機拍攝之「生日蛋糕」主題全像片影像。 ...................... 66 v.
(7) 圖4-1-4： 圖4-1-5： 圖4-2-1： 圖4-2-2： 圖4-2-3： 圖4-2-4： 圖4-2-5： 圖4-2-6： 圖4-2-7： 圖4-3-1： 圖4-3-2： 圖4-3-3： 圖4-3-4： 圖4-4-1： 圖4-4-2： 圖4-5-1： 圖4-5-2：. 加工於印刷物之「圖文傳播學系系徽」主題全像片 ............... 67 「圖文傳播學系系徽」主題全像片之連續影像 ...................... 68 「生日蛋糕」主題像片之全像影像 ......................................... 69 「生日蛋糕」主題全像片影像偵測數據與系統辨識結果 ....... 70 幾何轉換對應控制點 ............................................................... 71 歪斜全像片之幾何轉換對應控制點 ......................................... 71 歪斜全像片之偵測區域定位 .................................................... 72 亮度值最高區域標示 ............................................................... 72 亮度值最高區域標示 ............................................................... 73 變圖辨識與聲音輸出關係結果 ................................................ 74 光點位置對應音樂節拍數據。 ................................................ 76 原合成音訊之振幅減半之波形 ................................................ 78 光點亮度與音量變化偵測數據 ................................................ 79 參與者與「變圖」效果全像影音互動系統裝置之互動過程.... 80 「流動感」效果全像影音互動裝置實際操作圖。................... 81 達文西設計之投射燈模型 ........................................................ 83. 「變圖」全像片之互動裝置實品 ............................................. 83 圖4-5-3： 「流動感」全像片裝置實品圖 ................................................ 84. vi.
(8) 表目錄. 表2-2-1：點矩陣全像片顏色與對應之波長與干涉間距 ............................ 18 表2-4-1：互動性對影像元素的反應回饋 .................................................. 35 表3-2-1：光點所在區域與音樂節拍速度關係 ........................................... 53 表3-2-2：音高與頻率（四捨五入）之對照表 ........................................... 59 表3-3-1：研究設備與工具 ......................................................................... 63 表4-3-1：光點偵測區域對應之節拍區域。 ............................................... 76 表4-3-2：光點亮度與音量關係。 .............................................................. 78. vii.
(9) 第一章. 第一節. 緒論. 研究背景與動機. 數位工具為藝術創作形式開闢了另一個嶄新的舞台，其多元的可能性 與多變性的特質，使得各藝術分野的疆界更加模糊[57]，造型藝術、聲響 學、光學、設計及建築等綜合媒體跨領域的結合創作展現更能發揮到極 致，更讓創作者與觀者有更微妙的互動與溝通 [49][30]。藝術結合科技的 創作手法，造就了當代主流且重要的藝術形式[53]。. 政府近年來極力推動「文化創意產業」，著重於表演藝術、視覺藝術、 傳統工藝藝術、數位藝術創作、以及生活藝術的輔導營造。尤其在數位藝 術創作方面，數位創意產業著重在以新科技作為媒介之創意思考[57]。目 前，數位藝術的領域可歸類為數位音樂、互動裝置、電腦影像(CG)、數位 動畫、電影、網路創作等[61]。而數位藝術創作之範圍主要係以數位科技 技術進行藝術創作與行為，透過數位化的設備來帶領民眾與藝術作品互 動，兼具科技性與藝術性是數位藝術作品獨一無二的特點[61]。. 數位互動裝置結合了資訊科學的數位影像處理以及人文藝術的音樂 以及圖像創作之整合，使得科技更加的富含人文意涵，也更貼近人心；藉 由科技輔助使得藝術表現的手法更為寬闊[24]，使觀賞者更可融入於作品 之中與創作者做進一步的溝通。結合影像與聲音輸出的影音互動多媒體已 為目前熱門的研究重點。藉由數位科技以及程式的輔助，賦予媒材新的表 現型態。. 全像片豐富的光影以及色彩變化效果， 極適合作為以感測影像色 彩 、 輪 廓 變 化 之 互 動 裝 置 的 感 測 媒 材 。 而 自 全 像 術(Holography)問 世 以 來 1.
(10) 一直被視為高科技視覺實驗的一種特殊的影像顯示技術[5]，可於二維度的 平面上呈現三維度的立體影像[2]，人們可在光學圖片中紀錄具有三次元空 間特質的影像。與多數科技藝術不同的是，全像影像發展初期即是以藝術 使用為重心，科學家們不斷地為滿足藝術創作的需求來改善全像術的表現 與呈現技術[52]。且由於全像的光學特性，只要觀者移動身體或是改變眼 睛位置，影像本身也就隨之改變，且觀看之下栩栩如生，因此在創作上特 別適合用於影像轉換[50]，而對於一般民眾來說更是種新奇、互動性高的 影像顯示媒介。. 點矩陣全像術（Dot-matrix Holography）的發明更使全像片可透過電 腦軟體或撰寫程式設計出豐富的視覺效果。透過改變點矩陣全像片之光柵 間距（grating pitch）、光柵角度（grating orientation）與光柵點尺寸（spot size），能夠影響全像片呈現之色彩、觀看角度與解析度[15][16]，於全像 片上呈現漸變、動畫效果，成為不需消耗電能的影像顯示器。而數位點矩 陣式全像數位化的製程。使得全像科技更易於結合數位資訊，也使全像術 的應用領域更為寬闊，如何以全像片為媒材結合數位內容產業與科技，善 用全像片加值應用是非常值得研究的課題[44]。利用全像影像光影變化之 特性，透過攝影機等感光元件之拍攝並給予不同的回饋反應，亦是一種全 像片藝術表現形式上之加值應用[20]。國家重點發展計劃「兩兆雙星」中 兩兆是指「影像顯示」與「半導體」，而雙星為「數位內容」與「生物技 術」。全像影像豐富的色彩變化，使得全像片為現今防偽與防彩色複印的 重要機制，全像片本身所具備的影像顯示功能與影像內容之整合設計與計 劃中之一兆：「影像顯示」以及與一星：「數位內容」緊密結合。而以全 像片建構影音互動裝置更是契合「文化創意產業」之精神，與國家發展重 點密切結合。. 2.
(11) 應用全像技術於影音互動裝置方面，國立台灣師範大學圖文傳播學系 「次媒體研究室」為國內甚至全世界首次以數位點矩陣式全像片建構影音 互動系統，藉由數位攝影機即時擷取全像片因光源角度改變而形成的變圖 效果作為感測依據，以改變音樂節奏做為回饋，形成一個即時的影音互動 系統[18][44]。但是，全像片仍有許多光學繞射的視覺效果尚未善加應用， 如動態效果即是[44]，因此本研究著重於拓展全像視覺效果應用於音樂互 動的多元性。在防偽領域上，全像技術為已廣泛應用的光電科技，但其色 彩或是影像變化都屬於視覺感知辨識。若能善加利用全像片因繞射原理造 成的色彩變化以及變圖效果作為感測依據並結合音樂作為感測結果，使得 全像不再單是視覺上的訊息辨識，亦增加了聽覺上的訊息辨識；賦予全像 新的媒體表現型態，更契合台灣師大圖文傳播系未來目標方向：「有效運 用資訊科技及設計知能，從事圖像、文字、聲音之整合製作、出版與經營。」. 3.
(12) 第二節. 研究目的. 以設計具有「變圖」(image switch)以及「流動感」(flow dynamic)動態 效果的點矩陣全像片作為感測媒介，建構以偵測全像片之「變圖」以及「流 動感」視覺效果為感測依據之影音互動裝置。以數位攝影機即時擷取全像 片因不同方位角度的入射光源所形成的影像變化並輸入於系統之中，系統 即時判別全像片顯示之影像變化並改變音訊輸出。使用者藉由改變照射在 全像片上的光源方位角度，即時地改變全像片顯示之影像並與系統產生之 音樂互動。因此，本研究之研究目的為：. 一、分別以具有「變圖」以及具有「流動感」動態效果之點矩陣全像片作 為感測媒介。 二、設計兩系統可針對不同入射方位角光源形成之全像「變圖」影像及「流 動感」動態影像進行即時的影像辨識。 三、系統即時辨識影像變化，並依據辨識結果改變輸出音樂的表現。 四、以此系統建構影音互動裝置。. 第三節. 研究問題. 根據本研究所擬定之研究目的，可歸納出研究問題如下： 一、如何藉由控制點矩陣全像片光柵點之光柵間距及光柵角度以設計出具 「變圖」及「流動感」動態效果之彩色點矩陣全像片？ 二、欲表現點矩陣全像片之流動感動畫效果，入射光源與全像片相對位置 關係？ 三、如何應用點矩陣全像片之光學特性以豐富互動裝置之音樂表現？. 4.
(13) 第四節. 研究範圍與限制. 一、研究範圍. 本研究範圍為建構以偵測數位點矩陣全像片為感測媒介的影音互動 系統。透過視訊系統拍攝點矩陣全像片顯示之影像變化，經由訊號處理以 及系統程式判斷，使系統依據影像的變化而改變音訊輸出表現。裝置依本 研究所設計之點矩陣全像片的光學特性特別設計，系統方面，經由應用程 式製作適合本研究之全像片、撰寫偵測程式，進行系統以及裝置之實作測 試。. 因此，本研究主要針對系統偵測方式之準確性與裝置操作模式設計加 以探討，系統以基頻之聲音合成作為系統產生音訊之方式，對於其他數位 音訊之合成並不屬於本研究之範圍。. 二、研究限制. 本研究之目的主要為拓展互動裝置之感測媒介應用以及數位點矩陣 全像片之加值應用範圍，藉由數位點矩陣全像片建構影音互動系統。由於 點矩陣全像片之光影變化受到原始設計稿光柵間距、光柵角度、光柵點尺 寸之影響而有所不同，因此本研究偵測系統設定之參數值無法適用於所有 全像片。對於不同設計之點矩陣全像片，需針對其光影變化、系統環境（如 光源）、與偵測程式之參數再予以修正。. 5.
(14) 第五節. 名詞解釋. 一、全像術. 全像術又稱為「全息術」或「立體照相術」。基本原理是利用光的干 涉原理，將光波的振幅與相位同時記錄在感光底片上。透過將拍攝所得的 底片上干涉影像，另以光源重建，可以顯示出與原拍攝物件一樣的立體影 像[2][42][39][46][47]。. 二、數位點矩陣全像片. 數 位 點 矩 陣 全 像 片 是 由 以 像 素 (pixel)為 單 位 的 點 (spot)所 組 成 的 全 像 片，每個點實際上由不同間距及方向的干涉條紋所組成[13]。. 三、互動裝置. 互動裝置定義為一組以電腦為訊息傳輸平台的綜合媒體，整合了多種 媒體元素，為一種資訊科學與傳播科技的整合運用[27]。. 四、數位藝術. 數位藝術的範疇包括早期的電腦藝術（Computer Art）、多媒體藝術 （Multimedia Art）以及後來的新媒體藝術（New Media Art）。這類的藝 術包括了把數位技術當成工具來創作的藝術品（如數位相片、電子音樂）， 以及完全以數位科技當成媒材，製作、儲存、展示並且以數位形式呈現的 作品[12]。. 6.
(15) 第二章. 第一節. 文獻探討. 全像術. 一、全像術的起源. 全像術（Holography）一辭乃兩希臘字結合之辭，holo 為全部、graphy 為 紀 錄 之 意[26]， 全 像 術 （ Holography） 又 稱 為 「 全 息 術 」 或 「 立 體 照 相 術」，是一種記錄與再生影像之全訊息的技術，最早起源於 1948 年英籍 匈 牙 利 物 理 學 家 Dr. Dennis Gabor 所 提 出 的 波 前 重 建 術 （ Wavefront reconstruction）[2][45][46][47] [48]，他發明了藉由光線折射與繞射效應而 產生的三次元影像呈現技術，利用參考光將物光編碼(encode)後，將之儲 存於感光底片上，形成載有干涉條紋的全像片[52]。全像術的發明原來是 為了改進電子顯微鏡取像解析度，但當時光源無法達到同調性，也未具足 夠能量，因此這個方法並無法達到實際應用的價值。直到 1960 年代，雷 射光發明後，因其具有單色同調光源及能量集中的指向性，方使全像術有 了廣闊的應用面向[13][46][47]，而 Dennis Gabor 亦在 1971 年因為波前重 建術的理論及全像術的發展獲得諾貝爾物理獎。. 二、全像術原理. 全像攝影與傳統攝影不同，它可以再現物體的立體影像，無論拍攝或 是觀察方法都與傳統攝影不同。傳統攝影是以幾何光學為基礎，用普通光 源即可紀錄，攝影底片所記錄的僅是物體各點的光強度(振幅)，取像過程 中物與像之間是點對點的對應關係，所得到的是二維的平面圖像。而全像 攝影分為記錄與再現兩步驟(圖 2-1-1 與圖 2-1-2)，它是以干涉及波動光學 定律為基礎，全像片所記錄的是物體各點的全部光訊息，包括振幅 7.
(16) (Amplitude)以及相位(Phase)資訊[40][45][47]。全像攝影過程中是以點對面 的關係，即每個物點所發射的光束直接記錄在介質整個平面上，全像片每 一局部都包含了物體整個光的訊息，所以破碎的全像片還能觀察到完整的 三維立體影像[45]。由於全像攝影是紀錄干涉，因此對於光源要求要有很 高的時間相干以及空間相干(即同調性)，光源相干長度越長，波前的相干 區就越大，越能有效的的實現全像攝影，因此以雷射作為其光源，全像攝 影之再生影像帶有原物相位訊號，使其看起來非常具有立體感，而且不同 視角看到物件不同面向，使觀者感覺物件就在眼前，目前全像術的應用範 圍已擴展至光資訊處理以及防偽辨識等領域[45][48]。. 圖 2-1-1：全像攝影之紀錄示意圖. 圖 2-1-2：全像攝影之重建示意圖 8.
(17) 全 像 片 的 紀 錄 (recording)過 程 是 藉 由 參 考 光 將 物 光 編 碼 (encode)儲 存 於感光底片上，此底片經顯影、定影、沖洗後成為載有干涉條紋的全像片， 至 於 重 建(reconstruction)的 過 程 ， 則 是 利 用 原 參 考 光 將 全 像 片 上 編 碼 的 物 件再行解碼(decode)加以呈現，成為帶有物體訊息的光波[52]。全像片的種 類依拍攝方式不同概分為「穿透式全像片」以及「反射式全像片」等兩大 類[47]：. (一 ). 穿透式全像片. 拍攝此種全像片時是將雷射光分為兩部份，一部分是直接照射在感光 底片上，是為「參考光」(reference beam)；另一部份則先直接照射在物體 上，再經由反射照射在感光底片上，是為「物光」(object beam)。穿透式 全像片的物光與參考光自感光底片上的同一側照射至底片，底片紀錄自物 件反射的光波振幅與相位訊息和參考光所形成的干涉條紋，成為載有物件 振幅與相位訊息的全像片，用原參考光照射全像片經繞射後重建出的物件 影像，觀察者必須在參考光穿透全像片之另一側觀察重建的虛像，稱之為 「穿透式全像片」[2][42][48]，其拍攝與重建示意如圖 2-1-3 與圖 2-1-4。. 圖 2-1-3：穿透式全像片之拍攝示意圖 9.
(18) 感 光 底 片 (現 已 是 全 像 片 ). 圖 2-1-4：穿透式全像片之重建示意圖. (二 ). 反射式全像片. 拍攝反射式全像片之物光與參考光，需自不同的兩側照射感光底片， 不同於「穿透式全像片」照射至底片的同一邊，底片紀錄自物件散射光波 的振幅與相位訊息和參考光形成的干涉條紋，感光底片成為載有物件振幅 與相位訊息的全像片。以參考光重建時，觀察者必須在參考光入射於全像 片的同一側觀察重建之虛像，稱之為「反射式全像片」[2][42][48]，其拍 攝與重建示意如圖 2-1-5 與圖 2-1-6。. 圖 2-1-5：反射式全像片拍攝示意圖 10.
(19) 感光底片 (現 已 是 全 像 片 ). 圖 2-1-6：反射式全像片重建示意圖 穿透式及反射式兩種拍攝架構間，最大的差別在於所形成的干涉條紋 形式：穿透式全像所得到的干涉條紋會分佈於底片的表層，而反射式全像 拍攝架構所形成的干涉條紋則會分布於底片的厚度方向，因此使用反射式 架構，物光和參考光可以用較大角度進行拍攝。理論上以反射式拍攝出來 的全像片會有較高的繞射效率[37]，圖 2-1-7 與圖 2-1-8 為不同拍攝架構其 光柵形式示意。. 圖2-1-7：穿透式全像片拍攝之光柵示意圖. 11. [37].
(20) 圖2-1-8：反射式全像片拍攝之光柵示意圖. [37]. 隨著全像科技蓬勃發展，目前已衍生及發展出許多種技術，並可分為 「同軸全像術（In-line Holography）」、「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的方式[41][42][43][44]。. 目前全像科技大量使用於圖像防偽與防彩色複印機複印的應用，而全 像科技能夠在二維平面上表現三維的立體效果，長久以來更是立體影像藝 術創作的重要媒材。。. 第二節. 點矩陣全像片原理及設計. 一、數位點矩陣全像片原理. 數 位 點 矩 陣 全 像 片 (Digital Dot-matrix Hologram) 屬 於 表 面 全 像 (Surface relief hologram)的一種[17]，是由 Frank S. Davis 在 1980 年期間所 提出[44]，其基本原理是將雷射光源透過分光鏡分為兩道光束，再將兩道 雷射光束以特定角度投射交疊形成以點為單位的干涉圖形記錄於光阻材 12.
(21) 料上(圖 2-2-1) ，此單位干涉圖形亦稱「光柵像素點」，因此，點矩陣全 像片實際上是由以像素（Pixel）為單位的點（Spot）所構成(圖 2-2-2)。其 原理與光柵透鏡的原理類似[13]。 夾角θ 入射光1. 入射光2. 放置感光片. 光柵間距 圖2-2-1：單點光柵之製成示意圖. 圖2-2-2：光柵點排列情形. [8]. [8]. 點矩陣全像片在製作時，透過改變兩雷射光源相交的角度以改變光柵 (干涉條紋)的間距來控制干涉圖形顏色(圖 2-2-3) [8][41]，藉由改變雷射相 交的方位可以改變光柵像素點的角度以控制干涉光發出方向(圖 2-2-4)，也 就是人眼可觀看的方向。因此，點矩陣全像片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，可將同方向各單色光繞射後形成彩 虹般的光影效果[16](圖 2-2-5)。. 13.
(22) 圖2-2-3：雷射光源相交方位與光柵點方位關係示意圖. 圖2-2-4：雷射光源相交角度與光柵間距關係示意圖. 圖2-2-5：不同光柵間距繞射示意圖. [8]. [8]. [16]. 由上可知，點矩陣全像片即是以控制光柵點尺寸(spot size)、光柵點間 距(grating pitch)、以及光柵點角度(grating orientation)來完成點矩陣全像片 的製作[8][41]，本研究使用華錦光電所設計之 sparkle 點矩陣全像製版機製 作點矩陣全像片，其控制光柵像素點方法如下：. 14.
(23) (一 ). 光 柵 點 尺 寸 (spot size). 控制全像片輸出的解析度。可藉由控制一對透鏡之間光源匯集的角 度，在光阻片上形成不同大小的光柵點尺寸，如圖(2-2-6 之 A)。. (二 ). 光 柵 點 間 距 (grating pitch). 控制全像片的顏色變化。當兩道光源所夾的角度越大，光柵的間距就 越小，不同的光柵間距可使相同入射角的混色光，將其各單色光繞射至不 同角度，藉此控制色彩變化，如圖(2-2-6 之 B)。. (三 ). 光 柵 點 角 度 (grating orientation). 控制全像片光源繞射的角度。以旋轉光學頭的方向來改變兩道光源相 對的位置形成不同角度的光柵條紋，不同的光柵角度可以使相同方向的入 射光繞射至不同的角度，以控制全像片的可觀看角度。如圖(2-2-6 之 C)。. 圖 2-2-6：光柵像素及 sparkle 點距陣全像製版機控制方法示意圖 ( A為光柵尺寸、B為光柵點間距、C為光柵點角度 ) [8][41]. 15.
(24) 二、入射光線與繞射光線角度之對應關係. 平面波入射至光柵後會被繞射成不同方向的繞射波。其繞射波波前視 光柵的分佈細密程度而定，全像片上所記錄的一組干涉條紋是由兩道平面 波所干涉而來的。這些條紋會將同樣入射角但不同波長之入射光繞射至不 同角度[26]。. 假設平面波入射光源之入射角φ，繞射光線的偏折角度為θ（圖 2-2-8）。根據下列公式(1)，可以了解入射光線與繞射光線之相關性，其中 λ為入射光的波長，d 是光柵的間距(數量級約在 1μm)，而 n 是繞射光之 階數，n 為整數，n=0 為零階(zero order) 繞射，n=1 為一階(first order)繞 射，以此類推。由公式(1)可知繞射光線之偏轉角度（θ）與波長（λ）成 正比，因此，在光柵間距(d)固定的情況下，不同波長的入射光將被繞射至 不同的角度，即有相對不同的入射角，如果以白光(混色光)為入射光源， 則白光中之不同波長的色光將被繞射於不同角度，使得我們可以看到如彩 虹效果的繞射光。如果我們將全像片設計為在特定角度下，經繞射作用 後，光線之色彩為紅色，且欲在全像片上方之攝影機觀測到紅色繞射光。 使用者則必須以特定之入射角φ照射全像片，方能達成。. d * sin θ = nλ. 16. 式 (1) [15].
(25) 反射光線. 圖 2-2-7：繞射光線偏折角度示意圖 三、數位點矩陣全像片設計. 點矩陣全像片是透過數位的方式設計製作，藉由電腦軟體以及程式撰 寫設計出不同視覺效果的全像片，在製作的過程中主要由兩個數位檔案控 制 光 柵 像 素 點 的 光 柵 間 距 以 及 光 柵 角 度 。 其 中 一 個 檔 案 是 索 引 色 ( index color )圖檔，用來控制全像片輸出時，光柵間距繞射出的色彩，另一個檔 案 則 為 灰 階 (grayscale) 檔 案 ， 用 來 控 制 全 像 片 的 光 柵 角 度 (grating orientation)，改變全像片的可觀測角度[8][16][41]。. 彩色檔案的色彩使用紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)、青(Cyan)、洋紅 (Magenta) 、 黃 (Yellow) 、 與 黑 (Black) 等 七 種 顏 色 來 控 制 呈 現 的 顏 色 [41][42][43]，藉由索引色檔案中的七種色彩來控制光柵像素點上干涉條紋 間距(圖 2-2-8) (表 2-2-1)[43]，而黑色代表不顯示顏色，也就是索引色圖檔 設定為黑色的部份在點矩陣全像片上並無雷射干涉形成的光柵像素點，因 此在平面波入射時，並無繞射作用，白色則為同ㄧ光柵點曝光三次，使同 ㄧ光柵點上同時有紅、藍、綠三種顏色的干涉條紋間距，在同ㄧ繞射角度 時混色為白光[16]，如圖 2-2-9。 17.
(26) 表 2-2-1： 點 矩 陣 全 像 片 顏 色 與 對 應 之 波 長 與 干 涉 間 距 Color. λ(nm). Grating pitch(μm). 紅(Red). 660. 1.32. 綠(Green). 510. 1.01. 藍(Blue). 480. 0.95. 青(Cyan). 490. 0.98. 洋紅(Magenta). 630. 1.26. 黃(Yellow). 580. 1.15. 圖2-2-8：光柵點顏色與光柵間距及方向示意圖. 圖2-2-9：白色光柵點顏色之光柵間距及方向示意圖. [43]. [16]. [16]. 灰階檔案的設計上，透過灰階值的設定來影響光柵角度，灰階值設定 的範圍在 0 ~ 255 之間對應到不同的光柵角度，相當於以全像片為中心， 人眼由-90 度~ 90 度觀看全像片的角度(圖 2-2-10)，其對應關係以公式(2) 表示，而一張全像影像中所涵蓋的灰階值範圍越大，表示實際輸出的全像 18.
(27) 片可觀看的角度範圍也就跟著越大。藉由控制觀測角度，觀測者在不同角 度可以看到不同圖像，形成變圖效果。. 光 柵 角 度 =(灰 階 值 /255) ×180－ 90. 式 (2) [8]. 圖 2-2-10：全像片設計的灰階值與光柵角度對照 藉由索引色檔案控制光柵間距、灰階檔案控制光柵方位，使點矩陣全 像上的光柵點可依設計者需求加以排列，在不同觀測角度顯示不同的影像 以及色彩[8][16][41]。. 相較於傳統全像攝影，點矩陣全像片以數位的方式有效地控制光柵像 素點的光柵間距以改變色彩[43]，而在應用上，透過改變光柵點的大小、 間距與角度，點矩陣全 像片可產生具有流動(dynamic)、動態(kinetic)與立 體(three-dimensional)等視覺效果，且在一般光源下即可觀察到其特殊的視 覺效果[8][43]。 19.
(28) 透過雷射光干涉所形成的光柵點記錄於光阻基版上，此基版稱為全像 母版。母版經電鑄後形成的印版(鎳版)，再以壓印方式將光柵點壓印於鋁 箔或膠膜等不同材質。點矩陣全像目前除了廣泛地應用於包裝印刷上，近 年來隨著光學可變裝置（Optical Variable Device, OVD）的發展，也與傳 統印刷結合，應用於有價證券上，圖 2-2-11 為點矩陣全像由設計至輸出裁 切之製作過程[8][41]。. 設計. 打版. 電鑄. 滾壓. 背膠. 裁切. 圖2-2-11：點矩陣全像片製作過程. 20. (華錦光電提供).
(29) 第三節. 全像科技的應用. 目前全像片實際應用的範圍極為廣泛，尤其大量應用於防偽領域，最 為人熟悉的就是信用卡上的全像防偽標籤如 VISA 信用卡上的和平鴿[9]， 以鈔票為例，目前包括我國等已有一百個以上國家之鈔票印製與全像片結 合（如圖 2-3-1）。全像技術除了已大量應用於防偽領域之外，由於其豐富 的光影變化，亦已大量應用於環境設計、建築、裝置藝術作品之整合中[5]。 例如板橋火車站月台的全像裝置藝術作品，捷運中正紀念堂站的手扶梯以 及汐止軟體工業園區大廳牆上的全像藝術建築設計，皆為日常生活中可見 以全像片作為藝術表現媒介的裝置藝術作品[50][55]。. (a) (b) 圖2-3-1：新版新台幣鈔票結合全像片之應用(紅框處) (a)500元；(b)1000元；(c)2000元. (c) [60]. ㄧ、全像科技應用於防偽科技領域. 由於全像片具有在唯一條件才能顯現的影像特性，使得全像片的在商 業的應用上多是屬於防偽領域。例如：鈔票、信用卡、電腦授權軟體、電 子產品、球員卡等。數位點矩陣式全像片可以透過電腦軟體或程式設計來 設計全像片之內容。在點矩陣全像片當中加入密碼，在透過拍攝與幾何轉 換等方法進行解密，亦可以達到雙重加密之效果[17]（如圖 2-3-2）。. 21.
(30) (a) (b) 圖2-3-2：加密之點矩陣全像片設計 [17][21] （a）網點加密之全彩影像；(b)解密後之影像 二、全像科技應用於藝術表現. 全像科技與其他大多數的科技藝術不同處為全像術發展初期即是以 藝術使用為重心，可在光學圖片中紀錄與呈現三次元空間特質的影像 [52]。由於全像的光學特性，只要觀者移動身體或是改變眼睛位置，影像 本身也就隨之改變，乍看之下栩栩如生，因此在創作上特別適合用於影像 轉換，對於一般民眾來說更是種新奇、互動性高的影像顯示媒介[50]。. 圖 2-3-3 為日本全像藝術大師石井勢津子(Setsuko Ishii)教授以脈衝式 雷射所拍攝之「全像自畫像」[5]，隨著觀看角度的不同，可看到石井勢津 子教授的側面，從臉的細紋、花草枝葉紋路、乃至瞳孔皆鉅細靡遺地紀錄 於全像片中，彷彿本人即在眼前，充分表現全像攝影之特點。. 圖2-3-3：Self portrait 自畫像（創作者：Ishii） 22. [5].
(31) 全像影像豐富的色彩變化亦常被應用於裝置藝術領域，如圖 2-3-4(a)。在空盪的黑暗空間只需幾盞光源以及全像片，空間頓時地炫燦奪 目，就如作品名稱「光之渲染」一樣，瞬間渲染了整個虛無的空間。圖 2-3-4(b) 則是以全像的色彩變化呈現四季的意象。. (a) (b) 圖2-3-4：應用於裝置藝術之全像片設計（創 作 者 ： Ishii） [5] （a） Light Colors光之渲染；（b） Fragment of Landspace 風景的片段 德國科技藝術家迪特‧榮格(Dieter Jung)教授，亦為全球 3D 全像影像 藝術的先驅之一，榮格先生以高科技應用光的造形藝術中，建構了一個嶄 新的里程碑，在其概念中，全像藝術是結合了自然、科學、科技、與視覺 藝術的一種新的表現技法[52]。. 容格於 1983 年創作全像作品「進入彩虹」，以水平光柵或是震動的 垂直光柵來製造光譜，藉由全像精密的透明薄片實驗，產生了「光線立方 體」(Light Cubes) [52](圖 2-3-5)。. 23.
(32) [52]. 圖2-3-5：迪特‧榮格全像作品–進入彩虹. 自 1987 、 1988 年 ， 榮 格 以 電 腦 製 作 全 像 影 像 (Computer Generate Hologram , CGH)「光之磨坊」系列，以旋轉與圍著軸心不斷運動的原則， 讓空間出現彩色的光芒，利用全像影像的深度感，將藝術家與觀眾之間的 空間拉大，並能加以活化，(圖 2-3-6)。. (a). (b). 圖2-3-6：光之磨坊系列作品 [52] (a) 光之磨坊之ㄧ； (b) 光之磨坊之四 24.
(33) 容格教授亦以全像製作ㄧ系列的動力裝置，光譜色的動力裝置隨著運 動而改變，就像運動中的色彩，猶如「塊面狀的雲層」。. (a) 圖2-3-7：迪特‧榮格全像動力裝置 (a) 眼； (b) 門。. (b) [52]. 科技藝術家林書民先生的藝術創作中亦有應用全像術的藝術作品，其 全像作品多以人文角度出發結合新科技媒材，賦予觀賞者另一種嶄新的訊 息刺激，並將全像影像及環境融合一體，達到更多的視覺感受 [9][25][35][50][29]，入圍板橋車站公共藝術設置計畫作品之ㄧ，設置於板 橋車站第一、二月台公共藝術作品「魚兒魚兒水中游」（圖 2-3-8(a)）， 運用三度空間的全像影像，在眾多乘客繁忙過往的月台中，虛擬出一片澄 明世界乃悠游在碧波泛著光芒的魚。另外在上方天花板的光源處配置電子 感應器，當人駐足停留時，感應器便啟動五個不同音效，各為蛙鳴、溪水、 急圳、蟬叫、滴水等，提供給乘客在候車時，有閒逸的感覺與驚喜的樂趣 [25][35][50]（圖 2-3-8(b)）。. 25.
(34) (a) (b) 圖2-3-8：「魚兒魚兒水中游」全像藝術裝置 (攝影者：楊博文、方甫名) 其另外兩件作品皆利用人眼觀看全像片的視角漸變，進而製造出變圖 以及動畫效果，圖 2-3-9 為設置於捷運中正紀念堂的雷射全像作品「非想、 想飛」[50]，藉由手扶梯搭乘者的視角隨著手扶梯的上下移動，使觀者與 全像片之視覺效果是互動的，隨著視角的改變，全像片的影像內容由一張 白紙變換為人生旅程的各種證件，最後幻化為一隻飛行的鴿子，表達出現 代人生活中必須面對的各種人生課題。圖 2-3-10 則為「南港軟體工業園區」 公共藝術設置計畫之作品「化境–假作真時真亦假，無為有處有還無」 [50]，作品安排類似橫幅式長卷，觀眾會感受到一種多重視點移動的視覺 經驗，故事在展開的時間軸依序發生，血肉之軀之手轉變為機械組裝之 手，再由此變成電子光譜結構之手，此演譯過程象徵人類文明演化的經 驗，作品影像手的肢體動作是ㄧ種簡單的溝通美學，超越語言、符號、文 字的限制，而達到心聆神會的境界[50]。. 圖2-3-9：林書民全像作品–「非想、想飛」 26. [50].
(35) 圖2-3-10：林書民作品「化境–假作真時真亦假，無為有處有還無」[50] 三、全像科技結合影音互動裝置. 國立台灣師範大學次媒體研究室於 2006 年開發了全世界第一個以數 位點矩陣全像片為感測媒介的全像影音互動系統[18][40]。該研究以「師 大大師」圖案（如圖 2-3-11，董陽孜大師題字）與本校圖書館數位典藏畫 作「無錫風光」（如圖 2-3-12，作者馬白水）作為全像片設計題材，設計 具兩張不同影像之變圖效果(image-switch)的全像片作為感測媒介，藉由光 源於兩個不同的入射角度，投射於全像片，使全像片之繞射呈現兩張不同 影像的變圖效果(圖 2-3-13 圖 2-3-14)。. 圖2-3-11：師大大師圖案 [18] [44]. 圖2-3-12：原數位典藏畫作 [18][44]. 圖2-3-13：不同入射光源產生的全像影像圖 27. [18][44].
(36) (a) (b) 圖2-3-14：全像片之全像影像 [18][44] (a) 無錫風光畫作；(b) 師大大師書法字 該系統以辨識全像片是否完整變圖作為驅動音樂聲音輸出之依據，因 此 ， 全 像 片 的 變 圖 頻 率 影 響 音 樂 節 奏 (音 樂 輸 出 )的 快 慢 ， 系 統 流 程 如 圖 2-3-15。系統實際操作如圖 2-3-16 所示，參與者以手交替遮掩兩盞不同入 射角的光源，藉由數位攝影機即時擷取全像片因不同方向角光源入射而形 成的變圖效果作為感測依據，並以改變音樂節奏做為回饋，形成一個即時 的影音互動系統。藉由改變入射光源變換頻率影響音樂播放的快慢，如圖 2-3-16。. 圖2-3-15：楊博文研究之全像影音互動系統流程圖 [18] [44]. 28.
(37) 圖2-3-16：全像影音互動系統互動過程。[18][44] 2007 年 國 際 全 像 大 師 辻 内 順 平 教 授 與 石 井 勢 津 子 教 授 蒞 臨 國 立 台 灣 師範大學演講時，參觀次媒體實驗室所開發之全像影音互動系統 (圖 2-3-17)，對於此跨領域結合數位資訊科技以及光學技術之影音互動系統亦 給予許多指導，此應用為全像藝術開拓另一個嶄新的方向。. 圖2-3-17：國際全像大師辻内順平教授與石井勢津子教授 蒞臨次媒體實驗室指導全像影音互動裝置 （攝影者：朱恭麟）. 29.
(38) 第四節. 科技藝術與互動多媒體. ㄧ、科技藝術與互動藝術的定義. 「科技藝術」（Technology Art）或稱「媒體藝術」(Media Art)、「新 媒體」，意指以電腦、光學應用、電子、機械等任何明顯經過現代科技產 物或科學化過程製作出的作品，因此包括：攝影、電影、動力藝術、光藝 術、錄影藝術、數位藝術、互動藝術、網路藝術、虛擬實境、擴增實境等， 都是科技藝術的範疇[29]，都有著「時間性」、「動力性」、「媒體性」、 「連結性」或「互動性」的特質。「科技藝術」至今仍就沒有被賦予非常 明確的定義[35][51]。而以互動藝術而言，在媒體藝術領域的互動不是一般 傳統定義下的互動，其本質來自電玩遊戲的遊戲性，作品需要由觀眾介入 才得以完成，其形式有很多種，譬如 CD-ROM 的互動藝術、網路上的互動 性網站，或者是牽涉到空間的互動裝置藝術等[35]。. 二、互動多媒體的特性與形式. 互動多媒體是指以電腦為訊息傳輸平台的綜合媒體，結合文字、圖 片、動畫、聲音等視訊元素的互動溝通過程[27]，使用者可主動選擇想要 的資訊，並產生不同結果[24]。人與電腦系統之間的互動，包含兩種程序； 控制與回饋。互動必須透過介面才能達成，介面可以將真實世界的動作， 轉換為系統中虛擬空間的信號。使用者控制系統，而系統則產生回饋來協 助使用者持續控制的過程，形成互動迴圈[1]。. 而由於科技及技術的發達，現今互動多媒體已無法做明確的區隔。且 因感光元件（如 CCD、CMOS）的發明與突破，影像與聲音媒介已是被廣 泛運用的媒介之一。新一代的數位設計媒體是一種實質材料和數位資訊的 30.
(39) 整合設計[10]。透過實體影像作為視覺感測之基礎，並透過聲音的變化之 回饋，使用者可以透過各種反應（如聲音、動作等），即時與多媒體之人 機介面（human -computer interface）（圖 2-4-1）產生互動。. 圖2-4-1 ：人機介面. [31]. 三、互動多媒體的分類. 針對裝置種類及用途而言，可以區分為輸入及輸出兩種類型。其中， 如以感官模式及回饋方式做區分，可將互動之輸入及輸出方式細分整理如 下：. (一 ). 輸入：. 多模式系統（Multimodal system）是由兩個或兩個以上的使用者輸入 模式所組成，例如語音（speech）、書寫（pen- based）、觸碰（touch）、 手勢（manual gesture）、眼球轉動（gaze）、頭部（head）與肢體移動（body movement）等訊號辨識。再依人的知覺可將感官模式分為視覺、聽覺、觸 覺及運動感覺[11]。未來的多模式系統中，自然模式整合核心知識將來自. 31.
(40) 於人如何藉由不同輸入模式的混合，而達到感測動作的目的[11]。李佳勳 (2003)歸納出人體四種感官模式可以對應以下四種感測模式[23]。. 介面設備. 使用者知覺 對應. 視覺. 視覺感測. 聽覺. 聽覺感測. 觸覺. 觸覺感測. 運動. 運動感測. 圖2-4-2 ：感官模式與感測模式間的互動對應關係示意圖. [23]. 對於不同的感官輸入模式，可以對應到不同的輸入設備。根據這四種 感測模式，可將其輸入介面加以分類。目前互動裝置之輸入介面可分為下 列四大種類[28]（如圖 2-4-3）：. 互動裝置輸入器材. 視覺設備. 聽覺設備. 觸覺設備. 圖2-4-3 ：互動裝置之輸入介面分類圖. 32. 運動覺設備. [28].
(41) 1、 視覺設備：互動裝置利用視覺影像將指令或訊號透過視覺輸入至系統 內。 2、 聽覺設備：互動裝置利用聽覺聲音將指令或訊號透過聽覺輸入至系統 內。 3、 觸覺設備：互動裝置利用觸碰方式將指令或訊號透過觸碰介面輸入至 系統內。 4、 運動感覺設備：互動裝置利用人體運動時的動作驅動裝置器材，將指 令或訊號輸入至系統內。. (二 ). 輸出：. 互動多媒體著重在雙方之互動，設計時必須考慮到彼此之互動模式， 包括操作、認知、感受、行為模式、聲音回饋等[32]。其中，互動多媒體 主要的功能即是表現大量的訊息給使用者，使得它們能夠了解訊息和訊息 項目間的關係。訊息呈現主要強調回饋性，包括視覺回饋、觸覺回饋、聲 音回饋等方面。. 1、 視覺回饋：一般常見的手法是瞬間改變色彩變化，使得視覺產生落差。 2、 聲音回饋：多運用在警告或按鍵是否有碰觸到之反應等。 3、 觸覺回饋：一般多與視覺回饋結合，常見的方式多為按鍵之後介面產 生變化。. 33.
(42) 根據這三種訊息回饋模式，將目前互動裝置之輸出介面分類為下列三 大種類，包含視覺設備、聽覺設備、與觸覺設備 [28]：. 互動裝置 輸出器材. 視覺設備. 投影視覺 輸出. 聽覺設備. 頭戴式 視覺出出. 觸覺設備. 一般視覺 輸出. 運動覺 設備. 圖2-4-4 ：互動裝置之輸出介面分類圖. [28]. 1、 視覺設備：互動裝置上將系統處理後的訊息，透過視覺影像上的變化 將產生的訊息與結果輸出。又可區分為投影視覺輸出、頭戴式視覺輸 出與一般視覺輸出等三項。 2、 聽覺設備：互動裝置上將系統處理後的訊息，透過聽覺聲音上的變化 將產生的訊息與結果用音效與音樂表現輸出。 3、 觸覺設備：互動裝置上將系統處理後的訊息，透過力回饋的方式將產 生的訊息與結果輸出。. 互動裝置能提供觀賞者立即的反應回饋，其操控方式就有如實體世界 中的行為反應般直接。互動性結合不同的反應，使觀者對影像中的物件元 素擁有最直接的回饋方式。針對影像元素所產生的互動性而言，可將不同 回饋方式整理如下表：. 34.
(43) 表 2-4-1： 互 動 性 對 影 像 元 素 的 反 應 回 饋 互動反應 聲音 動態圖像 脈絡 形體. [31]. 回饋方式 有聲音、無聲音 音量的改變：聲音大、聲音小 有動態、無動態 動態的變化（快、慢） 影像元素本身特質(色彩、質感…等) 位置及數量的改變 形變 比例的改變：變大、變小. 本研究之目的在於透過全像片光影變化之偵測，經由電腦分析處理， 轉換為不同模式之聲音效果。在互動模式上屬於視覺感官模式引起聽覺回 饋。在聽覺構成元素上，分析聲音的性質最主要有四個項目，也是聲音的 表現與特性[34]：. 1、 聲音的高低：音的高低，由一定時間內振動的次數決定。振動次數多 的音高，振動次數小的音低。 2、 聲音的長短：音的長短，由振動時間繼續的長短而定。長時間振動的 音長，短時間振動的音短。 3、 聲音的強弱：音的強弱，由振幅的大小決定。振幅大的音強，振幅小 的音弱。 4、 聲音的音色：音色的異同，由振動形狀之不同而起。它與音的長短、 高低或強弱無關。. 透過聲音的高低、長短、強弱、音色等性質之組合，按照某種秩序在 時間中組合時，可以產生不同節奏、旋律與和聲之音樂要素。要素經有意 義的組合便能構成音樂。因此，透過節奏、旋律與和聲元素的變化可以構 成不同的聽覺效果之音樂。 35.
(44) 四、互動裝置的設計與應用. 目前多媒體互動裝置應用之領域包括教育、藝術、娛樂、醫療、工程 等。研究參考近年來互動多媒體相關研討會之文章與數位藝術作品，其中 以電腦視覺感測作為輸入，並產生聽覺等回饋之互動裝置作品，可分析整 理如下：. 1. Phenakistoscope player：. Phenakistoscope player [4]是 以 唱 盤 模 式 為 基 礎 的 音 樂 播 放 介 面 ( 圖 2-4-5)，該裝置以顏色為音調，影像變換速率為節拍，兩者相互結合形成 新 的 音 樂 表 現 模 式 ， 裝 置 設 計 上 以 費 奇 那 鏡 Phenakistoscope 置 於 轉 盤 上，再以不同顏色的透明薄膜塑膠片覆於費奇那鏡之上，攝影機固定於轉 盤之上，藉由轉盤的旋轉形成ㄧ連續動畫顯示於螢幕之上，系統分析影像 之顏色（薄膜片）輸出顏色對應音調，而影像的變換速率則改變音樂的節 拍 ，形成新型態的音樂表現方式如圖 2-4-5 與圖 2-4-6 所示。. 圖2-4-5 ：Phenakistoscope player 設備. 36. [4].
(45) 圖2-4-6 ：Phenakistoscope player 轉盤示意圖 2.. [4]. spinCycle：. spinCycle [7]亦是一套以唱盤為基礎的音樂播放介面(圖 2-4-7)。其操 作方式與傳統唱盤不同之處在於結合了視訊互動裝置。演奏者透過玻璃塑 膠製成的圓盤（紅色、黃色、藍色三種）來改變音樂的音色以及音調。系 統藉由攝影機拍攝圓盤排列情形與顏色，經電腦即時分析後，播放不同效 果之音樂。唱盤之演奏模式包含打鼓介面與正弦波合成介面。其中，正弦 波合成介面可以透過減色法合成不同的顏色來改變聲音的頻率(圖 2-4-7)。. 圖2-4-7 ：spinCycle設備與操作情形. 37. [7]。.
(46) 3.. LINE：. LINE [6]是一套結合光線與聲音的互動裝置。使用者可以透過一個手 握控制器改變光線的性質並合成不同效果的聲音。此互動裝置由一個圓柱 狀的水箱與投射燈等器材組成。透過光線的反射可以使得光線在水箱中產 生交會，呈現不同的視覺效果。另外，光束的顏色、大小、與亮度分別影 響到聲音的頻率、和聲、與音量。. 圖2-4-8 ：LINE 所呈現的光束效果與互動情形示意 4.. [6]. 虛 擬 鋼 琴 Virtual Piano：. 虛擬鋼琴之研究應用了數位影像處理技術，並且結合了影音互動裝置 [14]，形成一套虛擬的表演介面。研究藉由攝影機對使用者的手部動作取 像，再針對手部位置做分析，以即時合成音高並即時播放聲音。演奏者可 以透過桌面上的虛擬鍵盤彈奏樂曲，成為一套不需實體鋼琴的演奏介面。. 圖2-4-9 ：虛擬鋼琴操作情形 38. [14].
(47) 5.. 戲 水 戲 [62]：. 本裝置為 2007 年台北數位藝術節互動裝置之得獎作品，戲水戲應用 了水波的干涉作用，裝置主題為三個透明水槽，各對應高、中、低音，以 投射燈光由下往上透射透明水槽，攝影機架於天花板以擷取水槽投映於牆 上之干涉條紋，參與者藉由拍打水槽使水波產生干涉條紋，系統即時偵測 干涉條紋之多寡，干涉條紋越多，聲音的節奏就越快。. 圖2-4-10：戲水戲之操作實圖 6.. [62]. 雙打 [63]：. 本作品亦為 2007 台北數位藝術獎之作品，並入圍義大利 404 電子藝 術節展演出，其原理是由於 CCD 視訊攝影機可偵測人眼不可見之紅外線， 因此在球的上方裝置一紅外線投射器，藉此攝影機可即時擷取參與者操縱 的桌面球位置，位置不同裝置會發出不同頻率聲響的音訊，同時投射出七 彩線條之影像，裝置如圖 2-4-11。. 39.
(48) 圖2-4-11：互動裝置「雙打」之操作實圖. [63]. 以上所列舉之互動多媒體系統皆透過視覺感測裝置作為訊號輸入設 備 ， 給 予 使 用 者 不 同 的 聽 覺 回 饋 。 國 際 研 討 會 NIME(New Interface for Musical Expression)中，有許多此類的作品。國內而言，台灣師範大學音樂 系李文彬教授的作品「雨滴的聯想」[22]，便是一套探討「文字」、「音 符」、「影像」與「表演」之間相關性的作品。以現場演奏，讓樂器演出 者與文字轉譯產生互動，從音樂演出觀點帶出視覺效應。. 第五節. 小結. 數位點矩陣式全像片的發明，使得全像的製作流程數位化，拓展全像 的應用領域，設計者可以軟體及程式設計出具主題性的全像片。透過參數 設定，使全像片呈現變圖、縮放、流動、景深等豐富的視覺效果，更易於 結合數位典藏及藝術應用。而全像片特殊的光影變化為其視覺表現的一大 特色，更已被廣泛的應用於防偽科技及藝術應用。. 近幾年，許多互動裝置作品藉由數位攝影機即時擷取影像內容之色彩 變化、圖形輪廓變化作為感測依據，依影像變化即時合成數位音訊輸出作 為互動模式的回饋表現，進而形成一種新的音樂表現型態[6][7][14]。而全 像片隨著觀測角度或是入射光源角度的改變，紀錄於全像片上之影像色 彩、影像輪廓亦隨之改變，形成變圖、動畫、縮放等豐富視覺效果，其光 40.
(49) 影變化以及色彩變化，極適合作為以感測影像色彩、輪廓變化之互動裝置 的感測媒介。楊博文(2007)之研究「全像影像應用於影音互動裝置系統設 計之研究」[44]，已創新開拓全像片的加值應用及互動感測媒介。 因此，根據文獻探討所歸納，本研究將以前人之研究為基礎架構，更 進一步應用全像片的豐富視覺效果於音樂表現上，以全像片多元的視覺元 素作為視覺感測輸入，透過系統即時地分析判斷，以改變音樂表現的方式 給予參與者聽覺回饋。利用點矩陣全像片於不同方位角度的光源照射形成 不同繞射影像之光學特性，系統即時偵測影像變化並改變輸出音樂之節 奏。透過「視覺」（全像片的變圖、流動感效果）、「聽覺」（音樂節奏 改變）、與「動作」（互動裝置之控制）相互影響，使用者能夠得到音樂 以及節奏快慢之聲音回饋。. 41.
(50) 第三章. 第一節. 研究方法. 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)：. 確定研究主題. 相關文獻蒐集. 點矩陣全像片設計 裝置設計. 初步測試. 系統測試. 系統評估. 撰寫文章. 圖 3-1-1：研究流程圖. 42. 修正. 修正. 系統偵測程式設計.
(51) 第二節. 研究方法. ㄧ、本互動裝置使用之全像片. 點矩陣全像片的「變圖」效果以及「流動感」效果，其原理是藉由不 同的光柵角度排列，使點矩陣全像片在固定觀測視角改變光源入射角度的 情況下，點矩陣全像片上顯示之圖像產生動態效果，以及藉由改變光柵間 距來控制其繞射顏色。本研究之點矩陣全像片設計，包含兩個主題。以「生 日蛋糕」為主題來製作具「變圖」 (image switch)效果之點矩陣全像片， 以及「臺灣師範大學圖文傳播學系之系徽」為主題來製作具「流動感」 (flow dynamic)之點矩陣全像片，並作為系統裝置偵測之媒材。關於全像影像設 計分述如下：. (一 ). 「 變 圖 」 (image switch)全 像 片 設 計. 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 技以及程式的輔助加強全像片之影音互動表現能力，進而創造ㄧ種新的全 像表現型式。賦予媒材新生命，每月邀請本系當月壽星與裝置互動，於互 動過程中一同讚賀全像術發明，也祝賀自己生日快樂。. 在「生日蛋糕」主題全像片之色彩設計部分(圖 3-2-1(a))，背景設定為 黑色，蠟燭設為洋紅色，燭火設定為紅色，蛋糕設為青色與黃色，而祝賀 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 43.
(52) 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： Z 2i-1 , 2j-1 = X 2i-1 , 2j-1 Z 2i , 2j = X 2i , 2j Z 2i-1 , 2j = Y 2i-1 , 2j. 式(3). Z 2i , 2j-1 = Y 2i , 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。. 44.
(53) (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。. 45.
(54) 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. 46.
(55) 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. 47.
(56) 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。. 48.
(57) 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， 49.
(58) 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：. 50.
(59) 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」 51.
(60) 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。 52.
(61) 表 3-2-1： 光 點 所 在 區 域 與 音 樂 節 拍 速 度 關 係 區域編號. 音樂節拍速度(拍數/分鐘). 1. 30. 2. 60. 3. 90. 4. 120. 5. 150. 6. 180. 7. 210. 五、系統偵測全像片影像變化方式. 針對兩種不同視覺效果全像片之影像變化偵測方式分述如下：. (一 ). 「變圖」全像片偵測方式. 系統偵測方式以臨界值法（Threshold）偵測所得之影像。臨界值法是 一種以臨界值（閥值）為分離要分析目的物與背景的方法[54]。常用的是 影像二值化，將影像背景圖素的值設為 0（黑），而對目的物像素設為 1 （白）。如此，可將灰階影像轉換為兩階影像。. 系統偵測流程包括：設定偵測區域、設定臨界值、兩階化影像、計算 偵測區域之數值、數值分析等。對於本研究所設計之全像片，其偵測方式 與偵測區域分述如下：. 「生日蛋糕主題」全像片由藍色中文祝賀詞「生日快樂」與綠色英文 祝賀詞「HAPPY BIRTHDAY」所構成。由於兩張影像的重疊區域具有不 同顏色之字體，所以偵測區域主要以兩張影像重疊區域的顏色變化為主 （圖 3-2-12 之 A）。另外，由於考慮到外界對於全像影像之干擾（例如，. 53.
(62) 以手或異物遮蔽攝影機等對於光線產生影響之情形），因此增加青色生日 蛋糕之偵測區域，如圖 3-2-12 之 B 所示。. Ｂ. Ａ. 圖 3-2-12：生日蛋糕全像片偵測區域。 透過偵測區域 A 與 B 之搭配，進行兩張影像之辨識工作。關於偵測 之公式如下所示：. T 1 = S b (x). 式 (4). T 2 = S g (x) 式 (5) （x:A或B區域；S b (x):藍色像素和函式；S g (x)綠色像素總和函式）. ⎧2 S g (A) > Threshold _c ∧ S b (A) < Threshold_b ∧ S b (B) > Threshold _ e ⎪ F(x) = ⎨1 S b (A) > Threshold _a ∧ S g (A) < Threshold_d ∧ S b (B) > Threshold _ e ⎪ 式 (6) ⎩0 other （F(x):決策函式；2:英文祝賀詞影像；1: 中文祝賀詞影像；0: 其他影像） 所以，A 區域之綠色像素總和大於 Threshold_c、藍色像素總和小於 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 54.
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