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令人惊艳的大型投影技术
视界无极限

【作者: 姚嘉洋】2013年12月31日 星期二

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如果你是周杰伦或是邓丽君的粉丝,今年九月份最轰动的消息莫过于在周杰伦的演唱会上,主办单位重现了邓丽君的倩影并与周杰伦合唱经典歌曲,此举让歌迷大叹「好神」之外,也让为人所熟知的投影技术应用,再度立下一个全新的里程碑。


若你细心观察近年来诸多公共展演活动,其实不难发现在建筑或是在文创等领域,环形或是光雕投影的应用比例,也逐渐在提高,这必须归功于这些系统整合服务与投影机业者们的努力,所以才能让一般民众可以看到如此炫烂夺目的影像呈现,甚至透过感测与网通技术,实现交互式的投影应用,也不是不可能的事。


投影技术让人机互动更有趣

ViewSonic(优派)投影机事业部副协理吕晓锜透露,对ViewSonic而言,投影机的应用不会仅仅局限在会议室或是教室的应用情境,如果把互动情境考虑进去,「投影」这件事可以玩出很多不同的花样。


举例来说,教室的交互式白板可以提供触控背板来取得专用的白板笔讯号,又或者透过摄影机的影像撷取功能,来得知手写的状况为何,但这些应用的基础都是透过短焦镜头投影机来完成。她更谈到,投影机整合无线功能与App(应用程序),配合平板或是智能型手机,主讲者无需使用简报笔,用自已的行动装置,也能呈现出相当有趣的简报内容。



图一 : 当投影结合其他感测技术,能够发展出的互动应用,会远远超出你我的想象空间。(Source:blog.svconline.com)
图一 : 当投影结合其他感测技术,能够发展出的互动应用,会远远超出你我的想象空间。(Source:blog.svconline.com)

环形投影关键:画面重迭校正

尽管环形或是光雕投影技术在系统与应用层面上已经相当成熟,但这必须要有为数不少的投影机共同合作,才有办法实现光雕或是环形投影应用。TI(德州仪器) DLP技术应用经理暨科技委员会委员赖升彦举例谈到,就台湾市场而言,法雅客位于信义区的分店、台湾花博展览馆或是故宫所展出的清明上河图也都是采取环形投影技术。


他进一步谈到,由于该技术所呈现的画面必须进行拼接的动作,若不是百分之百的精准衔接的情况下,画面一定会出现重迭,所以就要透过软件校正的方式,将预先重迭的画面调暗,以便在重迭时让整体画面不至于出现不协调的地方。


赖升彦分析,环形投影的关键,除了让系统整合与服务业者预先用软件进行重迭部份的校正外,其实投影机本身的影像质量与颜色控制的精准度,都是至关重要的关键,以单一投影机来说,人的肉眼可能无法辨别出色衰或是灯泡老化的问题,但若是进行环形投影,每台投影机的影像若出现差异,就会相当明显。此时,投影技术本身的寿命问题就会是各大投影机业者所需要思考的课题之一。


吕晓锜也补充说明指出,在多台投影机进行画面拼接的情况下,考虑到精准度的问题,画面的重迭比例必须高达三分之一,以让画面校正的精准度可以有最大幅度的提升,同时必须由中间向两边依序移动,如此一来,整体画面才不会有严重偏移的情况出现。



图二 : 环形投影必须要进行画面重迭,如此才有办法提升画面的整体性与一致性。(Source:EPSON)
图二 : 环形投影必须要进行画面重迭,如此才有办法提升画面的整体性与一致性。(Source:EPSON)

画面校正还需软硬兼施

吕晓锜也表示,全新投影机出厂时,每台投影机的亮度与色彩饱和度等表现难免都会有极细微的落差,在进行整体投影系统架设时,拼接的问题或许不是太大,但使用时间拉长后,光衰的情况明显增加,校正的难度也就大幅提升,但在校正的作法上,会先从硬件进行处理,再交由软件负责后续的调校。


而从画面呈现而言,EPSON(爱普生)影像科技事业部产品营销业务处经理林芳全进一步表示,画面拼接的另一关键在于画面的分辨率是否足够?由于画面是属于宽幅类型,再加上内容的呈现极有可能是采取「多重内容」的呈现方式,因此分辨率太差所呈现出的画面效果相信就不会是太好。针对此点,吕晓锜也认为,分辨率愈高意味着画面颗粒愈小,若要进行拼接,就可以从像素本身进行重迭,在精准度上可以达到较佳的水平。


不过,林芳全也谈到,从市场所反馈的需求来看,从画面拼接再到亮度的调整与非平面的校正,采用硬件校正的效果会远比软件还好得多,但这不代表软件校正的作法就全然无用,软件校正还是有不小的重要性存在。


大体上,不论是吕晓锜或是林芳全等人,都有基本的共识:「系统整合服务业者除了需要投影机公司提供硬件支持外,软件校正的解决方案也相当重要。」也因此,这些投影机业者都有第三方的软件供货商配合,因应不同的实际环境,来满足系统整合业者的需求。



图三: 任何一种投影应用还是得实际确认现场状况与条件,才能打造出令人惊艳的视觉效果。 (Source:www.projectionfreak.com)
图三: 任何一种投影应用还是得实际确认现场状况与条件,才能打造出令人惊艳的视觉效果。 (Source:www.projectionfreak.com)

高流明成就光雕投影?见仁见智

至于光雕投影所遇到的挑战,大致上会有户外、投射物体的多样性与外在光源的影响等。然而,撇除这些挑战不谈,林芳全认为,光雕与环形投影的共同地方在于,都需要多台投影机的画面拼接与非平面的校正工作需要执行。


一般来说,光雕投影的投影标的都是以大型建筑物居多,所以在建筑物的选择上就格外重要,并非所有的建筑物都适合光雕投影,像是建筑物的外型与颜色都是系统整合业者需要考虑的基本要素之一。


此外,由于光雕投影大多都是在户外,因此外在光源的影响也必须考虑在内,所以投影机的亮度基本要求,都会从一万流明起跳。不过,吕晓锜也强调,如果环境本身就是全暗的室内,而且没有外在任何光源的影响下,就不见得需要动用到如此高亮度的投影机型。


然而,吕晓锜认为,相较之下,光雕本身的挑战难度并不亚于环形投影,主要原因在于投射标的物的多样性直接造成了在先前准备工作上的难度,从标的与投影机之间的距离、线条构成与物体本身的架构等,再加上光线投射准度也要十分精确,这都在在提升了光雕投影的技术难度。不过一言以蔽之,光雕与环形投影的呈现,要达到一定的效果,外在因素的反复确认与计算,都是一定要作的基本功课。



图四 : 光雕投影在户外的确需要高流明的机种,但在室内的话,就视实际状况而定,或许一般机种就足以应付。(Source:projects.illuminart.com.au)
图四 : 光雕投影在户外的确需要高流明的机种,但在室内的话,就视实际状况而定,或许一般机种就足以应付。(Source:projects.illuminart.com.au)

全息投影还有得等

至于全息投影应用,目前市场上的讯息相当混乱不清,不少系统整合服务业者也都标榜拥有全息投影技术。但工研院电子与光电研究所光电人机接口系统组陈文昭经理则有相当不同的看法。他分析指出,就技术定义来看,全息投影目前处在研发阶段,从1962年开始便已有相关的讨论与研究,但距离市场化相信还有二十年左右的时间要等,原因在于,全息投影在色彩与动态显示的表现上还没办法有所突破,就算有办法作到,在成像上也顶多约一张B4纸左右的大小。


赖升彦认为,台面上所号称的「全息投影」,都不算是真正的全息投影技术,原因在于颜色呈现与反应速度过慢,既有的软硬件并没有办法解决。若要真正的解决,就必须从内容来源、传递管道与放映方式等关键下手,只不过,光是从内容取得上,影像本身就有极高的门坎存在,更遑论传递管道与放映方式也都有不少问题需要克服,所以要实现并普及真正的全息投影还有一段路要走。不过,长期来看,TI相当看好全息投影,目前也正在密切注意发展动向。


图五 : 真的全息投影技术要普及,恐怕还需要一段时间,而在演唱会所号称的投影技术,应该用「浮空投影」来称之,或许会较为恰当。(Source:ashburniceangels.org)
图五 : 真的全息投影技术要普及,恐怕还需要一段时间,而在演唱会所号称的投影技术,应该用「浮空投影」来称之,或许会较为恰当。(Source:ashburniceangels.org)

陈文昭进一步谈到,从周杰伦或是日本相当流行的初音未来所举办的演唱会,所采取的投影技术,就技术层面的定义来看,并不能算是全息投影,最多只能称之为「浮空影像」(Floating Image),这种成像技术是利用投影机将光线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,使得投射出来的影像宛如立体般的站在你我的面前。


他也分析,其实立体影像成立的要素之一,就是必须要有「对照物」来衬脱主视觉,让人的视觉产生远近之别,进而造成近似于立体的「假像」,若拿掉对照物,将影像投射在一个完全黑暗的空间,就观赏者的角度而言,就雷同于你坐在电影院观看电影一样的意思。


结论

至于现阶段各类的投影技术,在未来台湾还有什么可以突破的地方,陈文昭认为,硬件层面已经相当成熟,反倒是在软件与内容领域,台湾还有很大的努力空间。他强调,这类的投影技术已经被大量应用在文创或是建筑应用上,也就是内容业者必须对文创或是建筑领域有一定程度的了解,所投射出来的影像才能与主题相互辉映。


此外,针对投影软件有更多研究,也是台湾业者必须努力的地方。例如在光雕投影上,如何在最短时间内进行几何校正,仍然需要克服。其实画面校正概念的功能早已行之有年,但毕竟光雕或是环形投影是属于特殊应用市场,若要看到校正技术有突破性的发展,或许还需要一段时间才能实现。


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