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令人驚豔的大型投影技術
視界無極限

【作者: 姚嘉洋】   2013年12月31日 星期二

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如果你是周杰倫或是鄧麗君的粉絲,今年九月份最轟動的消息莫過於在周杰倫的演唱會上,主辦單位重現了鄧麗君的倩影並與周杰倫合唱經典歌曲,此舉讓歌迷大嘆「好神」之外,也讓為人所熟知的投影技術應用,再度立下一個全新的里程碑。


若你細心觀察近年來諸多公共展演活動,其實不難發現在建築或是在文創等領域,環形或是光雕投影的應用比例,也逐漸在提高,這必須歸功於這些系統整合服務與投影機業者們的努力,所以才能讓一般民眾可以看到如此炫爛奪目的影像呈現,甚至透過感測與網通技術,實現互動式的投影應用,也不是不可能的事。


投影技術讓人機互動更有趣

ViewSonic(優派)投影機事業部副協理呂曉錡透露,對ViewSonic而言,投影機的應用不會僅僅侷限在會議室或是教室的應用情境,如果把互動情境考慮進去,「投影」這件事可以玩出很多不同的花樣。


舉例來說,教室的互動式白板可以提供觸控背板來取得專用的白板筆訊號,又或者透過攝影機的影像擷取功能,來得知手寫的狀況為何,但這些應用的基礎都是透過短焦鏡頭投影機來完成。她更談到,投影機整合無線功能與App(應用程式),配合平板或是智慧型手機,主講者無需使用簡報筆,用自已的行動裝置,也能呈現出相當有趣的簡報內容。



圖一 : 當投影結合其他感測技術,能夠發展出的互動應用,會遠遠超出你我的想像空間。(Source:blog.svconline.com)
圖一 : 當投影結合其他感測技術,能夠發展出的互動應用,會遠遠超出你我的想像空間。(Source:blog.svconline.com)

環形投影關鍵:畫面重疊校正

儘管環形或是光雕投影技術在系統與應用層面上已經相當成熟,但這必須要有為數不少的投影機共同合作,才有辦法實現光雕或是環形投影應用。TI(德州儀器) DLP技術應用經理暨科技委員會委員賴昇彥舉例談到,就台灣市場而言,法雅客位於信義區的分店、台灣花博展覽館或是故宮所展出的清明上河圖也都是採取環形投影技術。


他進一步談到,由於該技術所呈現的畫面必須進行拼接的動作,若不是百分之百的精準銜接的情況下,畫面一定會出現重疊,所以就要透過軟體校正的方式,將預先重疊的畫面調暗,以便在重疊時讓整體畫面不至於出現不協調的地方。


賴昇彥分析,環形投影的關鍵,除了讓系統整合與服務業者預先用軟體進行重疊部份的校正外,其實投影機本身的影像品質與顏色控制的精準度,都是至關重要的關鍵,以單一投影機來說,人的肉眼可能無法辨別出色衰或是燈泡老化的問題,但若是進行環形投影,每台投影機的影像若出現差異,就會相當明顯。此時,投影技術本身的壽命問題就會是各大投影機業者所需要思考的課題之一。


呂曉錡也補充說明指出,在多台投影機進行畫面拼接的情況下,考量到精準度的問題,畫面的重疊比例必須高達三分之一,以讓畫面校正的精準度可以有最大幅度的提升,同時必須由中間向兩邊依序移動,如此一來,整體畫面才不會有嚴重偏移的情況出現。



圖二 : 環形投影必須要進行畫面重疊,如此才有辦法提升畫面的整體性與一致性。(Source:EPSON)
圖二 : 環形投影必須要進行畫面重疊,如此才有辦法提升畫面的整體性與一致性。(Source:EPSON)

畫面校正還需軟硬兼施

呂曉錡也表示,全新投影機出廠時,每台投影機的亮度與色彩飽和度等表現難免都會有極細微的落差,在進行整體投影系統架設時,拼接的問題或許不是太大,但使用時間拉長後,光衰的情況明顯增加,校正的難度也就大幅提升,但在校正的作法上,會先從硬體進行處理,再交由軟體負責後續的調校。


而從畫面呈現而言,EPSON(愛普生)影像科技事業部產品行銷業務處經理林芳全進一步表示,畫面拼接的另一關鍵在於畫面的解析度是否足夠?由於畫面是屬於寬幅類型,再加上內容的呈現極有可能是採取「多重內容」的呈現方式,因此解析度太差所呈現出的畫面效果相信就不會是太好。針對此點,呂曉錡也認為,解析度愈高意味著畫面顆粒愈小,若要進行拼接,就可以從像素本身進行重疊,在精準度上可以達到較佳的水準。


不過,林芳全也談到,從市場所反饋的需求來看,從畫面拼接再到亮度的調整與非平面的校正,採用硬體校正的效果會遠比軟體還好得多,但這不代表軟體校正的作法就全然無用,軟體校正還是有不小的重要性存在。


大體上,不論是呂曉錡或是林芳全等人,都有基本的共識:「系統整合服務業者除了需要投影機公司提供硬體支援外,軟體校正的解決方案也相當重要。」也因此,這些投影機業者都有第三方的軟體供應商配合,因應不同的實際環境,來滿足系統整合業者的需求。



圖三 : 任何一種投影應用還是得實際確認現場狀況與條件,才能打造出令人驚豔的視覺效果。(Source:www.projectionfreak.com)
圖三 : 任何一種投影應用還是得實際確認現場狀況與條件,才能打造出令人驚豔的視覺效果。(Source:www.projectionfreak.com)

高流明成就光雕投影?見仁見智

至於光雕投影所遇到的挑戰,大致上會有戶外、投射物體的多樣性與外在光源的影響等。然而,撇除這些挑戰不談,林芳全認為,光雕與環形投影的共同地方在於,都需要多台投影機的畫面拼接與非平面的校正工作需要執行。


一般來說,光雕投影的投影標的都是以大型建築物居多,所以在建築物的選擇上就格外重要,並非所有的建築物都適合光雕投影,像是建築物的外型與顏色都是系統整合業者需要考量的基本要素之一。


此外,由於光雕投影大多都是在戶外,因此外在光源的影響也必須考慮在內,所以投影機的亮度基本要求,都會從一萬流明起跳。不過,呂曉錡也強調,如果環境本身就是全暗的室內,而且沒有外在任何光源的影響下,就不見得需要動用到如此高亮度的投影機型。


然而,呂曉錡認為,相較之下,光雕本身的挑戰難度並不亞於環形投影,主要原因在於投射標的物的多樣性直接造成了在先前準備工作上的難度,從標的與投影機之間的距離、線條構成與物體本身的架構等,再加上光線投射準度也要十分精確,這都在在提升了光雕投影的技術難度。不過一言以蔽之,光雕與環形投影的呈現,要達到一定的效果,外在因素的反覆確認與計算,都是一定要作的基本功課。



圖四 : 光雕投影在戶外的確需要高流明的機種,但在室內的話,就視實際狀況而定,或許一般機種就足以應付。(Source:projects.illuminart.com.au)
圖四 : 光雕投影在戶外的確需要高流明的機種,但在室內的話,就視實際狀況而定,或許一般機種就足以應付。(Source:projects.illuminart.com.au)

全息投影還有得等

至於全息投影應用,目前市場上的訊息相當混亂不清,不少系統整合服務業者也都標榜擁有全息投影技術。但工研院電子與光電研究所光電人機介面系統組陳文昭經理則有相當不同的看法。他分析指出,就技術定義來看,全息投影目前處在研發階段,從1962年開始便已有相關的討論與研究,但距離市場化相信還有二十年左右的時間要等,原因在於,全息投影在色彩與動態顯示的表現上還沒辦法有所突破,就算有辦法作到,在成像上也頂多約一張B4紙左右的大小。


賴昇彥認為,檯面上所號稱的「全息投影」,都不算是真正的全息投影技術,原因在於顏色呈現與反應速度過慢,既有的軟硬體並沒有辦法解決。若要真正的解決,就必須從內容來源、傳遞管道與放映方式等關鍵下手,只不過,光是從內容取得上,影像本身就有極高的門檻存在,更遑論傳遞管道與放映方式也都有不少問題需要克服,所以要實現並普及真正的全息投影還有一段路要走。不過,長期來看,TI相當看好全息投影,目前也正在密切注意發展動向。


圖五 : 真的全息投影技術要普及,恐怕還需要一段時間,而在演唱會所號稱的投影技術,應該用「浮空投影」來稱之,或許會較為恰當。(Source:ashburniceangels.org)
圖五 : 真的全息投影技術要普及,恐怕還需要一段時間,而在演唱會所號稱的投影技術,應該用「浮空投影」來稱之,或許會較為恰當。(Source:ashburniceangels.org)

陳文昭進一步談到,從周杰倫或是日本相當流行的初音未來所舉辦的演唱會,所採取的投影技術,就技術層面的定義來看,並不能算是全息投影,最多只能稱之為「浮空影像」(Floating Image),這種成像技術是利用投影機將光線打在半穿透兼具半反射的玻璃上,再加上遮蔽的效果的加乘,使得投射出來的影像宛如立體般的站在你我的面前。


他也分析,其實立體影像成立的要素之一,就是必須要有「對照物」來襯脫主視覺,讓人的視覺產生遠近之別,進而造成近似於立體的「假像」,若拿掉對照物,將影像投射在一個完全黑暗的空間,就觀賞者的角度而言,就雷同於你坐在電影院觀看電影一樣的意思。


結論

至於現階段各類的投影技術,在未來台灣還有什麼可以突破的地方,陳文昭認為,硬體層面已經相當成熟,反倒是在軟體與內容領域,台灣還有很大的努力空間。他強調,這類的投影技術已經被大量應用在文創或是建築應用上,也就是內容業者必須對文創或是建築領域有一定程度的了解,所投射出來的影像才能與主題相互輝映。


此外,針對投影軟體有更多研究,也是台灣業者必須努力的地方。例如在光雕投影上,如何在最短時間內進行幾何校正,仍然需要克服。其實畫面校正概念的功能早已行之有年,但畢竟光雕或是環形投影是屬於特殊應用市場,若要看到校正技術有突破性的發展,或許還需要一段時間才能實現。


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