其中壓印式全像片為現今數位點矩陣 全像片製作的方式

第二章 文獻探討

第一節 全像術的原理與發展

全像術（Holography）又稱為「全息術」或「立體照相術」，是一種記錄物 體表面輪廓的技術。最早起源於 1948 年英國物理學家 Dr. Dennis Gabor 所提出 的波前重建術（Wavefront reconstruction）的方法[24]。原主要是為了改進電 子顯微鏡取像解析度，但當時光源無法達到同調性及足夠能量，因此這個方法的 提出並無法達到實際應用的價值。直到 1960 年代，雷射光發明後，因具有單色 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[45]。而全像的 原理是經由光的干涉特性，把物體光與參考光干涉現象的振幅及相位資訊藉由感 光性材料（感光底片）記錄下來，然後以原參考光重建之，便可以顯示出與原物 一樣的立體像。後來，隨著全像科技蓬勃發展，大致可分為「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）」[50]。其中壓印式全像片為現今數位點矩陣 全像片製作的方式。

目前全像的技術除了使用於非破壞性及微流體的檢測上，也是防偽與防彩色 影印的利器，同時亦可作為資訊儲存的方法。而全像科技長久以來更是立體影像 藝術創作的重要媒材，也就是在 2D 平面媒材上表現 3D 的立體效果。

第二節 數位點矩陣式全像片

一、數位點矩陣式全像片的基本原理

數位點矩陣式全像片（Dot-matrix Hologram）由 Frank S. Davis 在 1980 年期間所提出[50]。其基本原理是將雷射光源分為兩道光束，然後再將光源以特 定角度投射交疊形成以點為單位的干涉圖形於光阻材料上（如圖 2-2-1）。透過 改變相交雷射光的角度和方位可以改變干涉圖形顏色與干涉光發出方向。點矩陣 全像片是由以像素（Pixel）為單位的點（Spot）所組成，而每個點實際上由不 同間距及方向的干涉條紋所組成，其與光柵透鏡的原理類似[45] （如圖 2-2- 2）。因此，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節距將單 色光繞射至不同方向而形成彩虹般的光影效果。

圖 2-2-1：單點光柵之製成[35] 圖 2-2-2：光柵點排列情形[35]

點矩陣全像術透過將原雷射光干涉所形成的矩陣點記錄於光阻基版上，此基 版稱為為全像母版。然後在複製的過程中，母版需經過電鑄等處理最後形成全像 之印版，進而複製大量的點矩陣全像片於鋁箔或膠膜等不同材質。藉由全像片上

這些微小光柵點的適當排列可以產生變圖、縮放、流動、景深等各種特殊光影效 果的全像影像（如表 2-2-1）。

表 2-2-1：點矩陣全像片表現的光影效果

變圖效果 縮放效果 流動效果 景深效果

設計者：王希俊[1] 設計者：江柏憲 設計者：江東彥[53] 設計者：王威強[2]

數位點矩陣全像片的設計方式和一般大家所熟知的平面設計的方式不同。主 要藉由控制光柵間距（Grating pitch）、光柵角度（Grating orientation）及 光柵點尺寸（Spot size）來完成全像片的製作[35]。其主要的功能分別為：

1. 光柵間距（Grating pitch）：控制色彩的變化。（如圖 2-2-3 之 A）

2. 光柵角度（Grating orientation）：控制全像片觀看的角度。（如圖 2-2-3 之 B）

3. 光柵點尺寸（Spot size）：為實際輸出的解析度。（如圖 2-2-3 之 C）

圖 2-2-3：光柵間距、光柵角度與光柵點尺寸示意圖

二、數位點矩陣式全像片的設計原則

目前點矩陣全像片在製作的過程中主要由兩個數位影像所組成（彩色索引 檔、灰階檔）。彩色索引檔用來控制全像片表現的色彩，灰階檔案用來控制全像 片的光柵角度（觀察的角度）。

在顏色的使用上包括紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue）、青（Cyan）、洋紅

（Magenta）、黃（Yellow）、和黑（Black）等七種顏色（如圖 2-2-4），其中黑 色代表不顯示顏色 [35]。

圖 2-2-4：全像片設計的七種色彩

而在灰階檔案設計上，能夠透過灰階值之設定來影響光柵角度。灰階值之設 定範圍在 0~255 之間（如圖 2-2-5），相當於以全像片為中心，人眼從-90 度至 90 度之間觀看（如公式 1）[35]。因此，灰階值之設定便影響到全像影像所觀看 的角度。而一張全像影像中所涵蓋的灰階值範圍越大，就表示實際輸出的全像片 可觀看的角度範圍也就跟著越大。

圖 2-2-5：全像片設計的灰階值

光柵角度=

255

灰階值× 180-90 ··· （1）

三、入射光線與繞射光線角度之對應關係

平面波穿透光柵後會被繞射成許多方向的繞射波。其繞射波波前，視光柵 的分佈細密程度而定。而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。全像片本身紀錄的是與波長大小相近的干涉條紋，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[10]。其原理是利用干涉條紋於不同角 度及光柵間距於單一光源及特定的觀察角度下，將單色光繞射至不同方向而形成 彩虹般光影效果之全像影像。

我們設定入射光線之入射角φ，繞射光線之反射角為（φ-θ）（如圖 2-2-6）。因此，繞射光線偏離原反射光線（零階繞射）之角度為θ。根據下列公 式，我們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 光柵點的光柵間距（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，n=2 為兩階（second order）繞射，以此類推。

λ θ n

d*sin = ···（2）[50]

圖 2-2-6：繞射光線角度示意圖

根據上述公式，我們可以得知繞射光線偏離原反射光線之角度θ與入射光 波長（λ）成正比。所以如果將光柵間距（d）固定，不同波長之入射光將會被 繞射至不同角度，即產生不同之繞射角（θ）。因此，如以白光作為入射光源，

我們將可看到如彩虹效果般光影變化之繞射光。

此外，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。當觀察者欲在全像片上方觀測到紅色繞射光時，觀察者必須以特定之 入射角φ照射全像片，並使得θ＝φ，方能達成。

第三節 全像片的加值應用

目前全像片實際應用的範圍包括全像防偽標籤、塑膠射出成型的全像產品、

藝術展示品、暗碼判讀與具有全像片特色之禮品等。在防偽設計方面，以鈔票為 例，目前已有許多國家之鈔票與全像片結合（如圖 2-3-1 與圖 2-3-2）。圖 2-3-1 為新版中華民國一千元鈔票結合全像片設計之例子。除此之外，如信用卡、護照、

駕照、身份證、防偽貼紙、包裝材料、建築材料、藝術品、文具、玩具等，皆可 以看到全像片的設計應用。本章節將依防偽、藝術展示、藝術作品典藏、動態全 像設計四大類介紹全像片之應用。

圖 2-3-1：新版中華民國千元鈔票結合全像片之應用[3]

圖 2-3-2：歐元十元鈔票結合全像片之應用[29]

一、防偽

傳統全像片的拍攝是以特定頻率（特定波長）的雷射光照射物體。所以當我 們重建全像片時便必須使用與拍攝當時相同頻率（波長）的光線，並以特定角度 入射，才能夠使得全像片重現。其中，彩虹全像片可以白光（燈泡或陽光）來重 建全像影像。對於點矩陣全像片而言，透過數位檔案的設計我們可以控制光柵間 距與光柵角度等特性。所以，觀察者必須以特定角度的入射光線入射並在特定角 度觀看，才能夠看到如設計圖上一般之影像。由於全像片所具有的特殊光影變化 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。

此外，數位點矩陣式全像片與傳統拍攝式全像片最大差異之處在於可以透過 電腦軟體或程式設計來設計全像片之內容。因此，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。如圖 2-3-3 為全像影像利用高解析度照相機取像後，以幾何轉換之方法進行解密後之 成果。

（a） （b）

圖 2-3-3：加密之點矩陣全像片設計[51]

（a）網點加密之全彩影像；(b)解密後之影像

二、藝術展示

由於全像片可於 2D 平面表現 3D 影像、且需要特定的觀看角度、以及影像具 有豐富的光影變化等特性，使得全像片常被用於藝術創作上[32]。圖 2-3-4 為全 像藝術家 S. Ishii 利用反射式全像片結合不同材質所創作之藝術作品。此作品 以羊毛、棉花、合成纖維等之實體物品與拍攝式全像來表現全像之特性。

圖 2-3-4：Visible Temperature α[32]

另外，全像影像之特殊光影變化亦可與環境或建築結合。利用真實物件與重 建後之全像影像，成為全像藝術作品或環境設計裝置等。全像藝術家 S. Ishii 亦擅長以全像影像結合環境設計創造出新的視覺感受。圖 2-3-5（a）與（b）為 與環境結合的全像藝術作品：「Beyond the Window」與「Apollonian Gift Series」。「Beyond the Window」為利用陽光作為光源之全像作品。作者以反射 式全像拍攝樹的影子，透過陽光的照射，呈現出擬真的窗外景色。「Apollonian Gift Series」為全像影像結合環境設計之作品，全像色彩能夠隨著陽光、觀看 角度、以及天氣產生變化，使得全像的色彩能夠隨著環境產生變化。另外，水面 倒影亦能反映出全像光影特色，形成特殊的視覺景觀效果。

（a）

（b）

圖 2-3-5：與環境結合之全像片設計[32]。

（a）Beyond the Window；（b）Apollonian Gift Series

此外，科技藝術家林書民的創作中亦有許多全像藝術作品[9][20][38]。他 擅長運用科技輔助，以各種不同的光在不同的媒材下創作科技藝術品，其作品中 最引人注目的便是其一系列的全像攝影作品。林書民亦是目前少數專注於全像影 像創作的華人藝術家。他的全像作品多半以科技媒材結合人文主題為出發點，並 結合全像影像與環境設計，達到更多元的視覺感受。

圖 2-3-6 為其入圍板橋車站公共藝術設置計畫之作品：「夢蝶、花源」。此作 品設置於板橋車站一樓東西側樓梯。影像中同樣運用了代表各層大眾的手，攀緣 而上在較高處紛紛綻放成了花，象徵著人精神的昇華。其中，作品英文名稱為 Transport，字中的 Trans-有貫通、轉移、變形、變化、轉變某一事物至另一事 物的含意。這個構想企望將傳統優美典雅的故事，用現在科技媒材重新表現。此 作品充分的表達出全像藝術結合環境設計與人文思想的概念。

圖 2-3-6：夢蝶、花源[4]

另外，林書民的全像攝影作品當中，許多作品並非只是被動的藝術品，而是 能夠與觀者互動的全像裝置。圖 2-3-7 與圖 2-3-8 便是其著名的兩項全像裝置作 品：「魚兒魚兒水中游」與「玻璃天花板」。「魚兒魚兒水中游」亦為林書民入圍 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，是一項結 合感應器與音效的全像裝置作品。作者在作品裝置上方天花板的光源處亦配置電 子感應器。當觀察者在裝置前停留時，感應器便會發出五種不同的音效。包括蛙 鳴、溪水、急川、蟬叫、滴水等聲音，提供給人閒逸的感覺與驚喜的樂趣[4]。

此作品充分表達出全像影像結合互動裝置的可能性。透過主題性全像影像與聲音 的配合，可以提供觀察者更多元的視覺與聽覺感受。

圖 2-3-7：魚兒魚兒水中游

「玻璃天花板」亦為林書民著名的全像裝置之ㄧ。此作品將許多全像攝影置 於地板上，每一全像攝影以人為題材，並且以特定角度光源照射。觀者必須在特 定角度才能看到全像所表現的人像。所以，全像作品平時看似一片平凡無奇的玻 璃板，當觀者走進作品，會驚然發現玻璃板下目視作者的人像，形成一種具參與 性的全像藝術裝置。

圖 2-3-8：玻璃天花板[9]

三、藝術作品典藏

國科會自民國八十七年起，積極進行數位典藏之推廣。結合畫作之數位典藏 作品與數位點矩陣全像片之特性，可以將典藏作品與全像片結合，達到加值應用 的效果。圖 2-3-9 為「師大大師」書法字與典藏畫作－「西山招鶴圖」結合點矩 陣全像片之成果。透過不同觀看角度可以看到師大大師與西山招鶴圖畫交互顯 現。此外，將全像片應用於具防偽功能之個人化郵票上，使得郵票具有多重防為 之功能，能夠提供有價證卷等印刷品之參考及應用。

圖 2-3-9：變圖效果全像片應用於郵票上[1]

四、動態全像片

點矩陣全像片之設計需要一個灰階變化圖來表現觀看之角度。因此，如將灰 階值之設計圖設計為漸層效果或依照不同觀看角度設計灰階值，便可以看到顏色 變化的漸層效果或動畫效果。

圖 2-3-10 與圖 2-3-11 為利用全像片灰階值變化產生動態效果之動態全像片 設計。圖 2-3-10 為台師大圖傳系系徽全像片設計。圖中之四個圓形滾軸透過漸

層灰階值的設定，可以經由不同觀看角度或是不同角度入射光源，產生如轉動般 之動態效果。

圖 2-3-10：利用灰階變化產生動態效果之圖傳系全像片[53]

圖 2-3-11 為以故宮典藏畫作－「元世祖出獵圖」為設計之全像片（設計者：

陳詩涵）。透過灰階值之設計，觀看者可以在三個不同觀看角度看到連續射箭之 動作。

圖 2-3-11：不同角度所拍攝全像影像的動態與變圖效果

以上兩款動態全像設計，皆透過灰階值的設計來表現動態效果。經由固定光 源、不同觀看角度或是固定觀看角度、不同入射角度光源的方式，皆能夠看到動 態影像之效果。此設計概念能夠將原本平面印刷品上，無法表現動態感覺的商標 或繪畫等影像，產生具有動態影像的效果。讓原本只能在電視等媒體上表現的動 畫或影像，可以透過全像片壓印製程的方式，不需要任何電源直接表現於平面媒 材之上。

第四節 互動多媒體

一、互動多媒體的定義、特性與形式

互動多媒體是指一組以電腦為訊息傳輸平台的綜合媒體，整合了多種多媒體 元素，是為現代資訊與傳播科技的整合運用[11]。互動多媒體亦可被定義為一個 建置在電腦平台上，結合文字、圖片、動畫、聲音等視訊元素的互動溝通過程 [46]。其特性包含數位化資料的處理與傳輸、互動性及非線性呈現。使用者能夠 主動選取自己想要的資訊，並產生不同的結果[8]。

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[23]。

由於科技及技術的發達，互動多媒體現今已無法做明確的區隔。而因感光元 件（如 CCD、CMOS）等感測元件的發明與突破，影像與聲音媒介亦是被廣泛運用 的媒介之一。Mitchell（1999）提出新一代的數位設計媒體是一種實質材料和數 位資訊的整合設計[39]。所以，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[15]

多媒體是一種以電腦為中心的集合體，它提供使用者傳遞文字、聲音與影像 資訊的能力。陳建銘（2003）將互動多媒體的特性與表達形式，可整理如下表：

表 2-4-1：互動多媒體的特性與表達形式[15]

互動多媒體

特性 表達形式 媒體形式 z 以二度空間來模

擬三度空間 z 多項現代媒體元

素的整合運用

物理介質層 z 畫面 z 聲波

呈現方式 z 系統架構：非線性 z 各別模組：線性 z 互動式傳播

形式成分層 z 視訊形式(文字、圖片、

照片、動態影片、電腦 動畫)

z 音訊形式(語音、音樂、

音效) 傳播廣度 z 小眾傳播媒體

z 未來極可能發展 為大眾傳播媒體 主力之一

意義單元層 z 視覺表意單元(動靜影 像訊息、畫面、畫面組) z 聽覺表意單元(詞、句、

樂節、樂段等)

技法表現層 z 引用如電影技法表現手

法於畫面上

二、互動多媒體介面

以互動多媒體介面而言，針對互動裝置種類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，可將互動多媒體之輸入及輸出方式 細分整理如下：

1. 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）與肢體動作移動（body movement）

等訊號辨識。依人體感官可將感官模式分為視覺、聽覺、觸覺及運動感覺[41]。

未來的多模式系統中，自然模式整合核心知識將來自於人如何藉由不同的輸入模 式的混合，而達到感測動作的目的[7]。李佳勳（2003）根據 Oviatt 提出的人體 四種感官模式所對應的四種感測模式整理如下圖所示。

圖 2-4-2：感官模式與感測模式間的互動對應關係[7]

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，依互動裝置器材與設備之類型，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（如圖 2-4-3）：

圖 2-4-3：互動裝置之輸入介面分類圖[12]

(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。

(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。

根據視覺、聽覺、觸覺及運動四種感測設備而言，陳昱璋（2006）將電子媒 材整理分類如下表所示：

表 2-4-2：電子媒材分類表[14]

感測模式 電子媒材 視覺感測 攝影機

聽覺感測 麥克風、聲控開關

觸覺感測 微動開關（如販賣機投幣機制）、觸摸開關（如觸摸感應檯燈）

運動感測 大氣壓力感測器、光敏電阻（如路燈自動開關）、超音波感測 器、紅外線感測器、磁簧開關、水銀開關、磁簧開關

2. 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[16]。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。

陳坤立（2003）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：

圖 2-4-4：互動裝置之輸出介面分類圖[12]

(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。

互動多媒體在互動性上，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。陳建銘（2003）針對「影像」元素所產生的互動性 而言，將不同回饋方式整理如下表：

表 2-4-3：互動性對影像元素的反應回饋[15]

互動反應 回饋方式 有聲音、無聲音

聲音

音量的改變：聲音大、聲音小 有動態、無動態

動態圖像

動態的變化（快、慢）

影像元素本身特質(色彩、質感…等) 脈絡

位置及數量的改變 形變

形體

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，郭美女（2000）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[19]：

1. 聲音的高低：音的高低，由一定時間內振動的次數決定。振動數多的音高，

振動數小的音低。

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。透過要素有意義的組合便 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。

三、互動多媒體的設計應用

互動多媒體之相關應用與研究在國外已經有數十年的歷史，例如奧地利林茲 電子藝術中心（ARS Electronica Center, Linz。簡稱 AEC）、荷蘭 V2_動態媒體 藝術中心（V2_:Institute for the Unstable Media, Netherlands）、美國麻省 理工學院媒體實驗室（MIT Media lab）等都有許多相關的研究。其中，AEC 目 前已是全球知名的數位藝術中心，其創設的年度「電子藝術大獎」（Prix Ars Electronica）已成為當前國際上極重要的電子藝術大展之一[5]。

針對台灣而言，在學術研究機構方面，台北藝術大學科技藝術研究所、藝術 與科技中心，元智大學資訊傳播學系等學術機構亦積極朝科技與藝術之整合發 展。其中，北藝大藝術與科技中心亦積極參與多項國家重點研究計畫，如國科會 數位典藏國家型科技計畫「DIGIart@eTaiwan -文化內容數位媒體藝術創意加值」

計畫、與國經濟部學界科專「數位創意生活應用技術研發」計畫等，積極把科技 藝術應用至生活中

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。根 據本研究所整理之互動多媒體介面與感官模式分類，此章節將以本研究相關之感 官模式為基礎，探討視、聽覺相關之互動多媒體裝置，作為本研究之參考。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，其中以視覺感測作為 輸入，並產生聽覺等回饋之互動裝置作品分析整理如下：

1.spinCycle

圖 2-4-5：spinCycle 設備與操作情形[34]

（1）互動模式：視覺感測產生聽覺回饋。

（2）說明：spinCycle 是一套以唱盤為基礎的音樂播放介面。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。演奏者可以透過玻璃塑 膠製成的圓盤（包括紅色、黃色、藍色三種）來改變音樂播放的性 質與元素。系統利用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。

2.LINE

圖 2-4-6：LINE 所呈現的光束效果與互動情形[33]

（1）互動模式：運動感測產生視覺回饋，經偵測後產生聽覺回饋

（2）說明：LINE 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。

3. The photosonic disks

圖 2-4-7：The photosonic disks 概念說明[27]

（1）互動模式：視覺感測產生聽覺回饋

（2）說明：此作品利用光學原理與唱盤產生聲音的變化。主要原理是透過光碟 片上波形的重複排列來影響光束能量的變化，此能量變化可以改變 光電池上電流的大小，進而影響音樂的播放。

4.Motoglyph

圖 2-4-8：Motoglyph 互動情形與設備介紹[26]

（1）互動模式：視覺感測產生聽覺回饋

（2）說明：MotoGlyph 是由一個特製的噴霧罐與三面數位玻璃面板組成，使用 者可以手持噴霧罐，像噴漆一樣在面板上任意塗鴉。這些塗鴉線條 被投射在面板上並轉化為光，超音波則會追蹤使用者畫在畫板上的

「動作」；每一個面板內都建有聲音資料庫，可以將塗鴉者的每個筆 觸轉化為其專屬的一段聲音與動畫。此作品由 Motorola 贊助，Digit 團隊製作。除美國外，此作品亦曾在龐畢度中心及日本、阿根廷等 地展出。

5.禪煙 Kemuri-mai

圖 2-4-9：禪煙作品外觀[42]

（1）互動模式：視覺感測產生聽覺回饋

（2）說明：由數位攝影機拍攝香煙裊繞的景象，並將影像傳至電腦中。提取出 形狀與運動的參數，將傳送至製造聲音的程式中，以決定要播放何 種聲音。所以展場中的觀者，透過吹氣、甚至是呼吸，就足以影響 改變煙的行進及聲音軌道。線香與聲音形態將因時因地而互異，創 造出一處極具空間感染力的冥思場域。

6.虛擬鋼琴 Virtual Piano

圖 2-4-10：虛擬鋼琴操作情形[48]

（1）感官模式分類：視覺感測產生聽覺回饋

（2）說明：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，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。

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。然而，對於透過視覺與聽覺來形成互動多媒體裝置的作 品當中，亦有許多作品以聽覺為輸入設備、並以視覺為輸出設備之相關作品。使 得使用者可以改變聲音的性質，得到不同的視覺回饋。國際研討會 NIME（New Interface for Musical Expression）中，便有許多此類的作品。針對國內而言，

台灣師範大學音樂系李文彬教授的作品「雨滴的聯想」[6]，便是一套探討「文 字」、「音符」、「影像」與「表演」之間相關性的作品。藉由現場表演，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。本研究參考聽覺 元素引起視覺反應之相關研究與藝術作品，分析整理如下：

1. Messa di Voce

圖 2-4-11：Messa di Voce 表演之成果[36][37]

（1）互動模式：聽覺感測產生視覺回饋

（2）說明：「Messa di Voce」為舞台表演設計出一套聲音與影像即時互動的裝 置，不論或長或短的雜訊、或高或低的聲波、人的咳嗽或尖叫、貓 咪或狗的叫聲都會轉換為相應的虛擬影像。此作品不只是表演，更 可以讓觀賞者親自到表演舞臺上，透過說話、歡呼、唱歌、笑聲等 聲音，讓自己的聲音可以轉換成虛擬影像，並且被看見。

2. ANIMUS Frame Work

圖 2-4-12：ANIMUS 互動情形與虛擬角色設計[47]

（1）互動模式：聽覺感測產生視覺回饋

（2）說明：ANIMUS Frame Work 是一套用聲音來控制虛擬動畫的作品。此作品 應用電子琴或麥克風來與合成的虛擬角色產生互動。使用者透過改 變聲音的音高、振幅、和弦等音樂元素，經電腦即時分析後，能夠 影響虛擬角色的各種動作。例如：當聲音音調高於 C 大調時，虛擬 角色會產生轉頭的動作。或者，當沒有任何音源輸入時，虛擬角色 則會感到疲倦甚至是睡著。

3. 投影描繪器：音效化學觀測站 Camera Lucida

圖 2-4-13：Camera Lucida 視覺成果與設備介紹[28]

（1）互動模式：聽覺感測產生視覺回饋

（2）說明：此作品可以將聲波轉化為光。作品的呈現主要透過一個裝有液體的 玻璃箱來表現光影的變化效果。主要原理是透過裝有液體的透明玻 璃箱，藉由多種不同來源的超音波，造成液體內數以千萬計的極微 氣泡產生內爆（內爆時所產生的高溫甚至接近太陽表面的溫度），而 轉變為光的呈現。當使用者操作裝置時，透過超音波轉換器，便可 以看見音波如何改變光的形狀。而且，每一次音波顫動的瞬間都能 產生不同的光影波動，具有獨特性。

第五節 小結

隨著數位點矩陣式全像片的發明，我們可以透過電腦軟體或程式設計來設計 全像片之內容。透過光柵間距、光柵角度等參數之設定，能夠使得全像片產生變 圖、縮放、流動、景深等各種特殊光影變化效果。由本研究文獻探討對於全像之 探討部分，可以得知全像片之特殊光影變化為其一大特色。此外，根據文獻探討 第三小節中亦可看出全像片目前之應用領域相當廣泛，包括防偽標籤設計、藝術 表現、藝術作品之數位典藏等。如新版的千元鈔票結合全像設計就是防偽應用最 好的例子。

然而，隨著電腦科技的不斷進步，影音互動媒體成了目前熱門的研究重點，

亦有許多與互動藝術裝置等結合的例子。由本研究文獻探討對於互動多媒體設計 應用中可以得知，許多互動裝置皆以視覺與聽覺感官做為互動模式之主要訴求。

包括以視覺感測為輸入、聽覺為輸出，或是以聽覺感測為輸入、視覺為輸出之作 品等。

針對以上所述，因此，本研究進一步思考兩者之間結合的可能性。利用全像 片的光影變化特性並結合互動多媒體技術，亦屬於全像藝術的加值應用範圍。正 如本研究文獻探討中所提，科技藝術家林書民的全像攝影作品中的「玻璃天花板」

與「魚兒魚兒水中游」亦結合全像攝影與互動裝置，形成一項具互動性的全像藝 術作品。如此，全像攝影並非其作品的全部，而只是其藉以和觀者互動的媒介。

透過全像特殊的視覺效果與互動裝置的搭配，能夠提供觀者不一樣的視、聽覺感 受。

因此，根據文獻探討所歸納，本研究希望結合點矩陣全像影像與互動多媒體 裝置建構一套影音互動系統。使用者可以透過肢體來影響全像影像的光影變化，

並與音樂產生互動。

本研究希望透過主題性全像片的設計（「師大」與「原住民」），搭配全像影 像與音樂播放來形成互動裝置系統。圖 2-5-1 為本研究系統之互動模式，感官模 式以視覺感測做為輸入（即以全像影像之光影變化作為系統偵測之依據）。透過 系統即時性分析後，給予使用者聽覺回饋（即產生聲音音調與節奏之變化）。

如此，利用攝影機拍攝全像片光影變化，經由電腦之即時性分析後，能夠透 過輸出裝置給予使用者具主題性的聲音與影像回饋。經由「視覺（全像片光影變 化）」、「聽覺（聲音回饋）」、與「觸覺（系統操作）」之交互影響下，讓使用者可 以透過多感官之方式與系統進行互動。

圖 2-5-1：系統互動模式