大同大學數位論文

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1 擴 增 實 境 應 用 於 DIY 傢 俱 組 裝 之 可 行 性 設 計 研 究 A Study on Feasibility Design of DIY Furniture Assembly by Augmented Reality Technology 研 究 生 : 吳 哲 孙 (Tse-Yu Wu) 指 導 教 授 : 林 季 雄 (AssociateProf.Jih-Shyong Lin) 大 同 大 學 工 業 設 計 研 究 所 碩 士 提 案 論 文 Thesis for Master of Science Department of Industrial Design TatungUniversity 中 華 民 國 一 O 一 年 七 月 July 2012

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4 謝 誌 從 一 年 級 開 始 進 入 305 研 究 室 的 那 天, 感 謝 林 季 雄 教 授 一 直 以 來 的 諄 諄 教 誨, 時 時 提 醒 著 我 們 別 荒 廢 於 玩 樂 要 常 常 注 意 論 文 進 度, 從 一 年 級 就 開 始 著 手 準 備, 尋 找 一 個 自 己 有 興 趣 做 起 來 對 將 來 工 作 有 所 加 分 的 題 目 ; 甚 至 在 之 後 每 當 論 文 失 去 方 向 時, 林 季 雄 教 授 也 是 不 停 提 供 意 見 幫 助 我 們, 並 給 予 我 們 絕 對 的 自 由 來 進 行 研 究 與 實 驗, 再 多 的 言 語 也 無 法 表 達 感 謝 之 意 ; 也 謝 謝 陳 立 杰 教 授 常 常 給 予 我 技 術 方 面 的 相 關 指 導, 並 提 供 許 多 國 外 資 料 相 關 書 籍 幫 我 解 決 難 題 ; 最 後 感 謝 校 外 口 委 陳 建 雄 教 授 百 忙 之 中 撥 空 給 予 指 導, 使 本 研 究 能 夠 更 趨 完 善 ; 對 於 各 位 給 予 我 建 議 幫 助 我 完 成 研 究 的 人, 本 人 無 限 感 激 非 常 感 謝 曉 蓉, 因 為 妳 資 訊 相 關 的 背 景 讓 我 在 研 究 陷 入 瓶 頸 時 能 有 人 給 我 最 棒 的 建 議 及 心 靈 支 柱 ; 也 感 謝 譯 鋒 凱 翔 肇 廷 維 哲 維 禮 浩 承 楊 雁 姚 采 以 及 其 他 幫 助 過 我 並 給 予 我 鼓 勵 的 朋 友, 因 為 有 你 們 我 才 得 以 完 成 研 究, 非 常 感 謝 最 後 感 謝 我 的 父 母 與 弟 弟, 包 容 我 常 常 因 為 學 校 的 事 無 法 在 家 與 他 們 共 處, 讓 我 心 裡 非 常 愧 疚, 謝 謝 你 們 吳 哲 宇 謹 誌 中 華 民 國 一 O 一 年 七 月

5 摘 要 本 研 究 透 過 前 測 問 卷 與 使 用 者 訪 談 的 過 程 發 現 目 前 的 傢 俱 組 裝 說 明 書 有 許 多 問 題 ; 像 是 紙 本 說 明 書 在 圖 案 及 文 字 的 呈 現 容 易 因 資 訊 過 於 繁 雜 或 語 意 不 清 導 致 使 用 者 產 生 誤 解, 或 是 在 透 視 圖 的 表 現 上 忽 略 了 零 件 的 細 節 導 致 使 用 者 誤 會 從 1960 年 代 發 展 至 今, 擴 增 實 境 技 術 的 崛 起 讓 使 用 者 可 以 更 直 覺 的 與 商 品 做 互 動 並 了 解 到 許 多 以 往 無 法 得 到 的 資 訊 有 鑑 於 此, 本 研 究 希 望 將 擴 增 實 境 互 動 性 佳 可 呈 現 多 媒 體 資 訊 以 及 可 以 軟 體 形 式 呈 現 的 優 點 應 用 到 傢 俱 組 裝 說 明 書 上, 以 解 決 目 前 說 明 書 產 生 的 問 題 研 究 主 要 分 為 三 階 段 : 首 先 是 調 查 擴 增 實 境 資 料 以 及 目 前 相 關 應 用 案 例 ; 第 二 是 設 計 出 兩 款 初 步 系 統 動 畫 型 態 及 互 動 型 態, 讓 受 測 者 進 行 傢 俱 組 裝 並 選 出 一 款 作 為 之 後 發 展 方 向 ; 第 三 階 段 是 使 用 完 成 之 系 統 與 說 明 書 進 行 傢 俱 組 裝 實 驗 的 比 較, 並 將 最 後 所 得 到 的 問 卷 數 據 記 錄 的 組 裝 時 間 以 及 受 測 者 的 相 關 建 議 做 出 分 析 與 整 理, 以 證 明 行 動 擴 增 實 境 運 用 於 傢 俱 組 裝 方 面 的 優 點 以 及 未 來 可 以 改 進 的 方 向 最 後 研 究 實 驗 結 果 顯 示, 由 於 擴 增 實 境 與 使 用 者 間 具 備 互 動 性 佳 自 由 性 高 等 優 點, 因 此 在 使 用 說 明 書 及 使 用 系 統 進 行 組 裝 的 實 驗 結 果 中, 受 測 者 使 用 本 系 統 進 行 傢 俱 組 裝 無 論 在 與 傢 俱 的 互 動 性

6 組 裝 過 程 的 順 暢 度 組 裝 的 正 確 性 以 及 組 裝 時 間 等 方 面, 其 數 據 及 問 卷 結 果 都 顯 示 使 用 本 系 統 比 使 用 傳 統 說 明 書 來 的 良 好 受 測 者 更 表 示 比 起 傳 統 傢 俱 組 裝 說 明 書, 應 用 擴 增 實 境 的 傢 俱 組 裝 系 統 讓 使 用 者 更 清 楚 的 了 解 傢 俱 資 訊 及 組 裝 步 驟 組 裝 過 程 也 變 得 比 傳 統 說 明 書 更 有 趣, 搭 配 上 語 音 提 示 多 媒 體 組 裝 動 畫 以 及 零 件 組 裝 位 置 圖, 可 有 效 提 升 使 用 者 的 組 裝 意 願 及 組 裝 正 確 度 關 鍵 詞 : 行 動 擴 增 實 境 傢 俱 組 裝 說 明 書

7 Abstract Previous research has shown specific problems in the user manuals; problems in the manual sucha as graphics, wording and perspective viewing are found to be easily misunderstood by the users. Since the 1960s, development of augmented reality technology has allowed users to intuitively interact with new products which allows for more user understanding of product knowledge than before. In light of this, our research hopes to expand reality augmentation of user experiences by integrating multimedia and softwares on furniture user manuals. The reaseach was divided into 3 phases: first is to find precident data that deals with reality augmentation; second is to design 2 systems - animations system and interactive system, our participants will then determine the most user friendly system; the last phase is to test our multimedia system against traditional user manual, using furniture assembly time as the end point measure to test our multimedia system hypothesis. The final experimental data show that due to the participant's increased freedom and interaction with our multimedia manual, the user experience was improved while the assembly time and usual problems that arise during assembly was minimized. Our data from the questionnaire result show significant improvement compared with the traditional user manual. Participants express that augmenting reality furniture assembly system allows users to grasp the product details and assembly steps faster and more interesting. Our experiment also show with voice prompt, multimedia animation and parts assembly location visuals may efficiently improve assembly intend and accuracy. Keywords : Mobile Augmented Reality, Furniture Assembly, Manual

8 目 錄 目 錄... i 圖 目 錄... v 表 目 錄... vii 第 一 章 緒 論 研 究 背 景 與 動 機 研 究 目 的 研 究 範 圍 與 限 制 研 究 架 構... 4 第 二 章 文 獻 探 討 擴 增 實 境 有 標 記 之 擴 增 實 境 追 蹤 無 標 記 之 擴 增 實 境 追 蹤 擴 增 實 境 於 產 品 之 相 關 應 用 使 用 特 定 圖 形 標 記 進 行 影 像 辨 識 與 定 位 疊 合 的 方 式 使 用 實 際 景 物 影 像 辨 識 與 定 位 疊 合 的 方 式 使 用 GPS 與 數 位 羅 盤 定 向 的 方 式 行 動 擴 增 實 境 之 案 例 使 用 特 定 圖 形 標 記 進 行 影 像 辨 識 的 行 動 擴 增 實 境...15 i

9 2.3.2 使 用 實 際 景 物 影 像 辨 識 與 定 位 的 行 動 擴 增 實 境 使 用 GPS 與 數 位 羅 盤 定 向 的 行 動 擴 增 實 境 行 動 式 擴 增 實 境 的 現 況 調 查 分 析 與 使 用 者 介 面 研 究 DIY 的 定 義 產 品 說 明 書 之 探 討 文 獻 探 討 小 結...25 第 三 章 研 究 方 法 研 究 流 程 與 架 構 傢 俱 組 裝 分 析 資 料 收 集 方 法 研 究 方 法 小 結...31 四 前 測 系 統 測 試 與 分 析 使 用 說 明 書 組 裝 傢 俱 之 問 題 調 查 與 分 析 AR 傢 俱 組 裝 系 統 使 用 者 介 面 原 型 製 作 原 型 實 驗 計 測 與 分 析 前 期 系 統 測 試 與 分 析 小 結...41 五 系 統 建 構 與 實 驗 設 計 系 統 環 境 實 驗 軟 體...43 ii

10 5.1.2 實 驗 硬 體 擴 增 實 境 系 統 內 容 與 傢 俱 模 型 製 作 擴 增 實 境 應 用 於 傢 俱 組 裝 之 系 統 實 驗 系 統 架 構 與 流 程 系 統 介 面 傢 俱 擴 增 實 境 模 型 配 對 貼 紙 marker 設 計 實 驗 設 計 實 驗 受 測 者 實 驗 步 驟 實 驗 任 務...58 六 實 驗 結 果 分 析 討 論 系 統 與 說 明 書 組 裝 傢 俱 比 較 之 結 果 分 析 擴 增 實 境 應 用 於 傢 俱 組 裝 之 系 統 感 受 度 結 果 分 析 系 統 與 說 明 書 的 工 作 負 荷 主 觀 量 表 與 討 論 AR 傢 俱 組 裝 系 統 與 說 明 書 任 務 時 間 分 析 與 比 較 受 測 者 對 於 系 統 的 優 缺 點 評 價 與 建 議 實 驗 結 果 分 析 討 論 小 結...77 七 結 論 與 建 議 結 論 與 研 究 成 果...78 iii

11 7.2 後 續 研 究 與 相 關 建 議...79 參 考 文 獻...81 中 文 參 考 文 獻...81 英 文 參 考 文 獻...84 其 他 參 考 資 料...87 附 錄 一...90 附 錄 二...95 iv

12 圖 目 錄 圖 2.1 混 和 實 境 定 義... 7 圖 2.2 擴 增 實 境 組 成 元 件... 8 圖 2.3 各 種 AR 標 記 符 號... 9 圖 2.4 利 用 百 元 鈔 票 為 Marker 的 擴 增 實 境 圖 2.5 The Eye of Judgment 畫 面 圖 2.6 Mini Cooper S 雜 誌 廣 告 圖 2.7 Iron Man 2 電 影 宣 傳 網 站 圖 2.8 Zugara 線 上 試 衣 間 圖 2.9 Pioneer AVIC-ZH09 衛 星 導 航 圖 2.10 AR basketball 遊 戲 畫 面 圖 2.11 ARToolKit for IOS 系 統 化 面 圖 2.12 AR Drone 遊 戲 畫 面 圖 2.13 Looking Glass Concept 圖 2.14 DiscoverHongKong AR 畫 面 圖 2.15 Mobile AR campus 圖 2.16 AR 應 用 於 工 業 機 構 畫 面 圖 2.17 早 期 頭 戴 式 顯 示 器 畫 面 圖 圖 2.18 情 境 式 虛 擬 人 物 AR 圖 2.19 重 現 考 古 古 蹟 之 AR 圖 2.20 adidas 的 AR 廣 告 2.21 Nokia 推 出 之 AR 遊 戲 圖 3.1 研 究 架 構 圖 圖 3.2 本 系 統 首 頁 畫 面 圖 3.3 組 裝 動 畫 畫 面 圖 4.1 不 想 自 行 組 裝 原 因 問 卷 統 計 圖 4.2 說 明 書 問 題 探 討 問 卷 統 計 圖 4.3 前 測 系 統 畫 面 - 互 動 型 態 4.4 前 測 系 統 畫 面 - 動 畫 型 態 圖 4.5 MAMMUT 兒 童 椅 4.6 前 測 實 驗 畫 面 圖 5.1 本 實 驗 智 慧 行 動 裝 置 圖 5.2 低 面 數 3D 草 模 圖 5.3 貼 圖 製 作 與 模 型 貼 圖 圖 5.4 模 型 轉 存 成 VRML 檔 圖 5.5 範 例 simplevrml 之 函 示 庫 圖 5.6 擴 增 實 境 測 試 之 畫 面 圖 5.7 使 用 者 介 面 進 行 流 程 圖 5.8 紙 本 說 明 書 實 驗 流 程 圖 5.9 系 統 進 行 實 驗 流 程 圖 圖 5.10 使 用 者 介 面 進 行 流 程 圖 5.11 受 測 者 使 用 說 明 書 組 裝 畫 面 圖 5.12 系 統 組 裝 示 意 圖 圖 5.13 受 測 者 與 系 統 畫 面 (Dave 筆 電 桌 ) 圖 5.14 受 測 者 與 系 統 畫 面 (Ingolf 小 椅 凳 ) 圖 5.15 受 測 者 與 系 統 畫 面 (Laiva 層 架 ) 圖 5.16 本 系 統 首 頁 畫 面 圖 5.17QR code 讀 取 畫 面 v

13 圖 5.18 開 始 組 裝 畫 面 圖 5.19 介 面 解 說 動 畫 圖 5.20 Dave 筆 電 桌 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.21 Dave 筆 電 桌 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.22 Dave 筆 電 桌 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.23 Dave 筆 電 桌 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.24 Dave 筆 電 桌 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.25 Dave 筆 電 桌 組 裝 結 束 畫 面 圖 5.26 Ingolf 小 椅 凳 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.27 Ingolf 小 椅 凳 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.28 Ingolf 小 椅 凳 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.29 Ingolf 小 椅 凳 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.30 Ingolf 小 椅 凳 組 裝 結 束 畫 面 圖 5.31 Laiva 層 架 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.32 Laiva 層 架 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.33 Laiva 層 架 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.34 Laiva 層 架 組 裝 任 務 - 步 驟 圖 5.35 Laiva 層 架 組 裝 結 束 畫 面 圖 5.36 實 驗 流 程 圖 vi

14 表 目 錄 表 3.1 進 行 實 驗 傢 俱 分 析 表 表 4.1 前 測 實 驗 結 果 建 議 表 4.2 前 測 統 計 次 數 分 配 表 表 4.3 前 測 問 卷 統 計 結 果 表 5.1 傢 俱 步 驟 模 型 與 marker 配 對 表 表 5.2 各 組 受 測 者 分 布 表 6.1 兩 者 比 較 問 卷 統 計 結 果 表 6.2 系 統 感 受 度 問 卷 統 計 結 果 表 6.3 工 作 負 荷 主 觀 量 表 統 計 結 果 表 6.4 各 步 驟 組 裝 時 間 統 計 結 果 表 6.5 組 裝 時 間 比 較 統 計 結 果 -Dave 筆 電 桌 表 6.6 組 裝 時 間 比 較 統 計 結 果 -Ingolf 小 椅 凳 表 6.7 組 裝 時 間 比 較 統 計 結 果 -Laiva 層 架 表 6.8 擴 增 實 境 應 用 於 傢 俱 組 裝 系 統 之 綜 合 整 體 評 價 vii

15 第 一 章 緒 論 1.1 研 究 背 景 與 動 機 現 代 商 品 面 臨 市 場 激 烈 競 爭, 為 了 滿 足 顧 客 需 求 及 增 長 客 源, 廠 商 們 越 來 越 重 視 顧 客 的 意 見, 顧 客 的 存 在 已 經 不 再 只 是 單 純 掏 腰 包 這 麼 簡 單, 現 代 的 消 費 者 有 時 甚 至 可 以 涉 入 產 品 生 產 中 的 設 計 以 及 組 裝 環 節, 舉 凡 如 一 些 客 製 化 的 商 品 或 是 DIY 傢 俱 皆 然 ; 這 樣 的 改 變 不 僅 僅 能 讓 使 用 者 有 更 自 由 更 正 確 的 選 擇, 甚 至 也 可 以 同 時 節 省 雙 方 的 一 些 成 本 及 資 源, 是 一 種 互 利 互 惠 的 新 型 態 消 費 方 式 組 合 傢 俱 的 出 現 正 是 此 模 式 之 下 的 一 大 特 色 產 物, 越 來 越 多 不 同 於 以 往 傳 統 傢 俱 行 的 傢 俱 百 貨 出 現, 像 是 IKEA 生 活 工 場 特 力 屋 等 等, 它 們 運 用 此 種 創 新 型 態, 讓 顧 客 可 以 自 行 把 傢 俱 買 回 家 組 裝, 讓 買 傢 俱 變 成 更 簡 單 更 優 雅 的 消 費 行 為 雖 然 DIY 組 合 傢 俱 的 行 為 對 買 賣 雙 方 有 不 少 益 處, 但 同 時 也 伴 隨 而 來 一 些 以 往 不 會 有 的 問 題, 其 中 最 嚴 重 的 問 題 莫 過 於 自 行 買 回 家 之 後 該 如 何 把 傢 俱 正 確 又 快 速 的 組 裝 起 來, 反 而 成 為 消 費 者 這 邊 該 頭 痛 的 問 題 了 即 使 有 組 裝 說 明 書 的 輔 助, 但 畢 竟 局 限 於 紙 本 空 間 以 及 說 明 書 規 格, 使 用 者 本 身 對 此 的 理 解 能 力 往 往 就 因 人 而 異 ; 所 以 針 對 某 些 使 用 者 來 說 DIY 組 裝 傢 俱 好 處 雖 多, 但 如 何 組 裝 卻 反 而 成 為 煩 惱 1

16 除 此 之 外, 傳 統 傢 俱 組 裝 說 明 書 還 有 其 他 問 題, 像 是 紙 本 的 說 明 書 生 產 非 常 浪 費 紙 張, 畢 竟 傢 俱 算 一 次 性 組 裝 的 東 西, 一 本 本 的 說 明 書 往 往 在 傢 俱 組 裝 完 成 後 就 失 去 作 用, 除 了 資 源 浪 費 也 增 加 了 生 產 的 成 本 ; 另 外 紙 本 的 說 明 書 在 保 存 方 面 較 不 容 易, 收 納 起 來 麻 煩 容 易 忘 記, 久 了 之 後 紙 張 也 會 變 質 影 響 其 功 用 ; 最 後 紙 本 的 說 明 書 在 組 合 過 程 的 指 導 上 也 容 易 產 生 問 題, 畢 竟 是 2D 平 面 的 東 西, 在 某 些 步 驟 上 可 能 不 易 表 達 清 楚, 往 往 讓 使 用 者 誤 會 而 組 裝 錯 誤 或 是 不 懂 如 何 組 裝 ; 有 鑑 於 此, 該 如 何 克 服 DIY 傢 俱 組 合 的 缺 點 想 必 是 可 以 努 力 研 究 的 方 向 1.2 研 究 目 的 本 研 究 希 望 能 運 用 新 技 術 改 造 舊 有 紙 本 組 裝 說 明 書 的 方 向 來 探 討, 將 組 裝 說 明 書 這 部 分 重 新 設 計 包 裝, 讓 使 用 者 可 以 在 更 清 楚 更 簡 單 明 瞭 的 情 況 下 執 行 組 裝 的 動 作 在 使 用 的 技 術 方 面, 由 於 擴 增 實 境 (Augmented reality, 以 下 簡 稱 AR) 在 近 年 的 應 用 越 來 越 廣 泛, 甚 至 跨 足 到 越 來 越 多 人 使 用 的 智 慧 型 手 機 平 板 電 腦 之 上, 讓 AR 原 本 受 到 硬 體 大 幅 限 制 的 問 題 有 了 解 決 方 法, 因 此 如 何 將 擴 增 實 境 生 動 活 潑 可 與 使 用 者 互 動 以 及 智 慧 行 動 裝 置 非 常 便 利 的 優 點 應 用 在 傢 俱 組 裝 說 明 書 上, 透 過 比 傳 統 2D 平 面 說 明 書 更 加 擬 真 的 3D 模 2

17 型 輔 助 讓 使 用 者 在 組 裝 傢 俱 時 可 得 到 更 大 量 更 直 接 的 資 訊 順 利 組 裝 傢 俱 將 是 本 研 究 的 目 的, 簡 述 如 下 : 1. 本 研 究 前 期 先 探 討 產 品 組 裝 說 明 書 具 備 條 件 以 及 蒐 集 近 幾 年 擴 增 實 境 應 用 在 產 品 案 例, 歸 納 意 見 提 出 設 計 方 針, 探 討 AR 傢 俱 組 裝 系 統 各 種 方 式 的 可 能 性 2. 綜 合 前 期 的 研 究 資 料 進 行 初 步 的 AR 傢 俱 組 裝 系 統 原 型 設 計 及 前 測 實 驗, 之 後 再 請 受 測 者 填 寫 問 卷 以 及 進 行 訪 談, 讓 受 測 者 提 出 建 議 作 為 未 來 設 計 的 方 向 與 目 標 3. 後 期 開 始 尋 找 受 測 者 進 行 實 驗, 邀 請 受 測 者 針 對 幾 樣 不 同 的 傢 俱 來 進 行 組 裝 傢 俱 的 實 驗 ; 過 程 中 將 會 紀 錄 受 測 者 的 實 驗 時 間, 並 邀 請 受 測 者 填 寫 感 想 問 卷, 來 分 析 兩 者 間 的 操 作 績 效 1.3 研 究 範 圍 與 限 制 本 研 究 提 出 之 AR 傢 俱 組 裝 系 統 由 於 時 間 經 費 等 因 素, 在 研 究 範 圍 與 實 驗 的 設 計 等 方 面 仍 有 所 限 制, 說 明 如 下 : 1. 組 合 式 傢 俱 的 選 擇 : 由 於 受 測 對 象 並 非 只 有 一 位, 傢 俱 的 組 裝 動 作 也 不 只 一 次, 因 此 只 能 選 特 定 幾 種 傢 俱 來 進 行 實 驗 2. 硬 體 裝 置 的 限 制 : 目 前 市 面 上 的 智 慧 行 動 裝 置 已 經 越 來 越 多, 但 考 慮 到 大 部 分 使 用 者 所 擁 有 的 智 慧 行 動 裝 置 因 此 AR 傢 俱 組 裝 系 統 決 定 還 是 以 Android 以 及 Apple 為 主 3

18 3. 作 業 平 台 的 限 制 : 本 研 究 開 發 智 慧 行 動 裝 置 的 作 業 平 台 為 windows 7 tablet, 為 當 前 較 新 且 程 式 開 發 與 相 容 性 較 佳 的 作 業 平 台, 因 此 以 此 套 作 業 系 統 為 來 進 行 本 研 究 系 統 之 開 發 與 設 計 4. 擴 增 實 境 技 術 的 限 制 : 由 於 擴 增 實 境 在 硬 體 方 面 限 制 頗 多 且 目 前 技 術 仍 屬 發 展 中 的 階 段, 無 法 與 目 前 許 多 強 大 3D 渲 染 軟 體 的 擬 真 度 相 比 本 研 究 選 擇 以 辨 識 標 記 的 方 式 來 呈 現 3D 模 型, 並 搭 配 2D 貼 圖 來 降 低 系 統 負 擔, 而 非 使 用 感 受 度 較 好 卻 較 不 易 取 得 的 頭 戴 式 顯 示 器 (Head-mounted display, 以 下 簡 稱 HMD); 因 此 較 容 易 受 到 外 在 因 素 的 影 響, 例 如 真 實 世 界 的 光 影 狀 況 有 變 化 導 致 無 法 辨 識 或 是 標 記 容 易 被 擋 到 的 情 況 等 1.4 研 究 架 構 本 研 究 之 研 究 架 構 分 為 : 緒 論 文 獻 探 討 研 究 流 程 與 架 構 現 況 調 查 與 分 析 系 統 建 構 與 實 驗 設 計 實 驗 結 果 分 析 與 討 論 結 論 與 未 來 展 望 等 七 章 1. 緒 論 : 分 為 研 究 背 景 與 動 機 研 究 目 的 研 究 範 圍 與 限 制 研 究 架 構 及 研 究 流 程 圖 五 部 分, 首 先 了 解 傢 俱 組 裝 目 前 的 背 景 與 問 題, 在 釐 清 範 圍 與 限 制 後, 最 後 訂 定 出 本 研 究 之 流 程 與 目 標 2. 文 獻 探 討 : 尋 找 擴 增 實 境 近 年 於 智 慧 行 動 裝 置 的 相 關 應 用, 以 及 探 討 傳 統 產 品 組 裝 說 明 書 的 缺 點 及 DIY 的 定 義 4

19 3. 研 究 流 程 與 架 構 : 透 過 第 二 章 所 找 文 獻 訂 定 本 研 究 的 實 驗 方 法, 開 始 初 步 規 劃 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 功 能 與 介 面 配 置, 之 後 再 透 過 與 使 用 者 的 訪 談 與 教 授 的 討 論 逐 步 做 出 系 統 上 的 修 改 4. 前 期 系 統 測 試 與 分 析 : 開 始 著 手 進 行 系 統 方 向 與 實 驗 流 程 規 劃, 並 尋 找 受 測 者 進 行 前 測 實 驗, 最 後 再 透 過 問 卷 設 計 AR 傢 俱 組 裝 系 統 介 面 5. 系 統 建 構 與 實 驗 設 計 : 透 過 之 前 查 找 的 文 獻 與 使 用 者 的 訪 談 及 前 測 數 據 設 計 出 AR 傢 俱 組 裝 系 統, 並 訂 定 好 完 整 實 驗 流 程 6. 實 驗 結 果 分 析 與 討 論 : 將 實 驗 得 到 的 數 據 透 過 統 計 方 法 進 行 檢 測, 評 斷 出 AR 傢 俱 組 裝 系 統 是 否 比 使 用 紙 本 說 明 書 來 的 有 效 7. 結 論 與 未 來 展 望 : 本 研 究 之 結 論 研 究 發 現 的 問 題 以 及 對 未 來 相 關 研 究 的 設 計 建 議 5

20 2.1 擴 增 實 境 第 二 章 文 獻 探 討 擴 增 實 境 是 藉 由 疊 合 3D 電 腦 繪 圖 模 型 與 2D 資 訊 的 方 式 來 串 接 虛 擬 與 真 實 世 界 的 技 術, 將 想 表 達 的 資 訊 內 容 利 用 多 媒 體 顯 現 在 真 實 世 界 環 境 中 相 對 於 虛 擬 實 境, 擴 增 實 境 的 真 實 感 與 互 動 感 更 容 易 讓 使 用 者 接 受, 由 於 近 幾 年 來 電 腦 軟 硬 體 的 不 斷 進 步, 讓 擴 增 實 境 技 術 的 應 用 與 研 究 逐 漸 受 到 重 視, 並 且 成 功 地 被 應 用 在 各 種 不 同 的 領 域 上, 包 含 醫 學 教 育 製 造 軍 事 與 娛 樂 業 等, 這 種 技 術 主 要 利 用 視 訊 攝 影 機 先 進 行 擴 增 實 境 系 統 所 能 辨 識 的 標 記 的 掃 描, 辨 識 完 成 後 會 顯 現 出 預 先 準 備 好 的 多 媒 體 內 容, 並 融 入 真 實 場 景 有 效 的 提 昇 感 知 效 果, 不 同 於 虛 擬 實 境, 擴 增 實 境 提 供 了 一 個 複 合 式 的 景 觀, 使 用 者 所 見 的 場 景 是 真 假 兼 具 的, 包 括 使 用 者 的 視 覺 聽 覺 與 知 覺 等 ; 而 虛 擬 實 境 的 系 統 必 須 先 建 構 出 一 個 涵 蓋 使 用 者 所 輸 入 的 各 種 資 訊, 是 一 種 把 模 擬 的 人 造 世 界 完 全 融 入 環 境 的 技 術 (Totally Immersive Environment), 這 是 一 個 非 常 複 雜 的 課 題, 也 是 與 擴 增 實 境 不 同 的 地 方 擴 增 實 境 系 統 中 有 兩 大 要 素, 是 與 虛 擬 實 境 大 不 相 同 的 ; 一 是 使 用 真 實 場 景 的 物 件, 由 於 真 實 世 界 是 複 雜 而 無 法 完 全 用 電 腦 來 建 構 模 擬 的, 所 以 透 過 此 種 方 法 來 提 昇 真 實 世 界 中 相 關 任 務 的 執 行 效 果 ; 另 一 則 是 真 實 與 虛 擬 的 複 合 互 動, 擴 增 實 境 當 中 的 6

21 虛 擬 物 件 應 該 要 能 與 使 用 者 有 某 種 程 度 的 互 動 由 上 述 定 義 可 知, 擴 增 實 境 至 少 具 有 三 大 特 色 (Azuma,1997): 1. 它 結 合 虛 擬 與 真 實 世 界 2. 能 夠 做 到 即 時 性 互 動 3. 在 3D 立 體 環 境 中 運 作 加 拿 大 多 倫 多 大 學 之 工 業 工 程 系 任 職 之 Paul Milgram(1993) 為 了 讓 擴 增 實 境 發 展 能 有 更 嚴 謹 的 理 論 基 礎 提 出 了 真 實 - 虛 擬 連 續 性 (Reality-Virtuality Continuum) 理 論, 如 圖 2.1 所 示,Milgram 定 義 現 實 與 虛 擬 環 境 為 一 封 閉 的 集 合, 左 邊 代 表 純 粹 的 現 實 環 境, 右 邊 代 表 純 粹 的 虛 擬 環 境, 而 在 兩 端 點 間 的 區 域 則 稱 為 混 合 實 境 (MR: Mixed Reality), 表 示 現 實 環 境 與 虛 擬 環 境 中 的 物 件 同 時 的 呈 現 因 此 由 圖 中 可 以 看 出, 擴 增 實 境 是 被 歸 類 在 混 和 實 境 中, 較 接 近 真 實 環 境 的 一 個 類 別 圖 2.1 混 和 實 境 定 義 (Paul Milgram,1993) 麻 省 理 工 學 院 於 2009 年 所 出 版 的 科 技 刊 物 也 將 擴 增 實 境 列 為 未 來 最 可 能 改 變 工 業 研 究 甚 至 人 類 生 活 的 十 大 新 興 科 技 之 ㄧ 擴 7

22 增 實 境 的 運 作 基 本 的 組 成 元 件 (system configuration) 如 下 圖 2.2 所 表 示 圖 2.2 擴 增 實 境 組 成 元 件 (Technology review published by MIT,2009) 其 中 所 謂 的 內 容 部 分 (Content) 包 含 了 各 種 多 媒 體 影 像 視 訊 動 畫 3D 模 型 等, 而 目 前 大 部 分 的 擴 增 實 境 系 統 其 內 容 與 擴 增 實 境 的 技 術 都 可 以 分 開 發 展, 換 句 話 說 研 發 擴 增 實 境 技 術 的 工 程 師, 可 以 專 心 致 力 於 程 式 系 統 開 發 的 部 分, 內 容 的 部 份 通 常 另 外 由 設 計 內 容 的 工 程 師 負 責 學 者 Zhou al etc. (2008) 針 對 擴 充 實 境 標 誌 的 追 蹤 技 術 進 行 了 分 類 : 感 應 器 為 主 的 追 蹤 技 術 視 覺 追 蹤 為 主 的 追 蹤 技 術 以 及 混 合 的 追 蹤 技 術 三 類, 由 於 第 一 及 第 三 類 的 追 蹤 技 術 必 須 使 用 到 頭 戴 式 顯 示 器 HMD, 雖 然 顯 示 效 果 較 好 但 在 硬 體 方 面 要 求 比 較 高 一 般 使 用 者 較 不 容 易 取 得, 因 此 本 研 究 將 使 用 第 二 種 的 視 覺 追 蹤 技 術 為 主 要 技 術 視 覺 跟 蹤 技 術 是 使 用 圖 像 處 理 的 方 法 來 計 算, 藉 由 透 過 相 機 或 攝 影 機 擷 取 到 的 影 像 進 行 處 理 目 前 的 視 覺 追 蹤 技 術 主 要 以 特 徵 點 8

23 追 蹤 和 模 型 追 蹤 兩 種 為 主 (Pressigout,2006 ), 而 在 擴 增 實 境 追 蹤 上, 主 要 又 以 特 徵 點 追 蹤 為 主 ; 特 徵 點 追 蹤 分 為 有 標 記 追 蹤 和 無 標 記 追 蹤, 以 下 將 介 紹 技 術 的 相 關 內 容 : 有 標 記 之 擴 增 實 境 追 蹤 有 標 記 符 號 (Marker) 的 追 蹤, 是 目 前 被 擴 增 實 境 最 廣 泛 運 用 的 一 種 方 法, 由 於 擴 增 實 境 系 統 仰 賴 的 是 標 誌 的 偵 測 性 高 速 的 追 蹤 以 及 方 向 的 評 估, 因 此 此 方 法 讓 使 用 者 只 要 在 自 己 感 興 趣 的 目 標 或 物 體 表 面 上 加 入 一 些 具 有 代 表 性 意 義 的 標 記 符 號, 就 可 拿 來 做 為 擴 增 實 境 的 識 別 與 追 蹤 目 前 開 始 有 學 者 對 標 記 符 號 進 行 了 比 較 與 研 究, 也 有 人 把 此 種 追 蹤 技 術 應 用 在 遊 戲 數 位 學 習 及 手 機 應 用 上 學 者 Zhang al etc.(2002) 針 對 幾 種 常 被 用 到 的 AR 系 統 進 行 了 Marker 的 比 較, 其 中 有 ARToolKit Marker System HOM marker System IGD marker system SCR marker system 四 種, 各 種 Marker 的 類 型 如 圖 2.3 所 示 圖 2.3 各 種 AR 標 記 符 號 (Zhang al etc. 2002) 9

24 2.1.2 無 標 記 之 擴 增 實 境 追 蹤 有 標 記 的 擴 增 實 境 技 術 有 一 個 缺 點, 在 影 像 物 件 旁 必 須 要 有 marker 存 在, 但 是 在 某 些 領 域 的 應 用 上, 學 者 認 為 marker 的 存 在 有 礙 整 體 視 覺 美 觀, 因 此 提 出 了 無 標 記 的 追 蹤 方 式 ; 所 謂 的 無 標 記 追 蹤 方 式, 指 的 是 不 需 要 再 透 過 人 工 標 記 符 號, 而 是 從 自 然 環 境 中 所 發 生 的 特 徵 來 進 行 追 蹤 (Park & Neumann,1998 ) 但 是 由 於 無 標 記 特 徵 點 追 蹤 並 沒 有 穩 定 的 規 律 性, 使 得 辨 識 特 徵 的 難 度 相 對 提 高, 同 時 在 運 算 上 面 也 相 當 耗 時 在 無 標 記 擴 增 實 境 的 架 構 中, 首 先 通 常 會 進 行 攝 影 機 的 初 始 化 設 定, 一 開 始 利 用 得 到 的 影 像 畫 面 中 所 擷 取 的 物 體 的 特 徵 點 來 定 義 出 攝 影 機 的 初 始 位 置, 接 下 來 就 是 追 蹤 這 些 特 徵 點 去 預 估 下 一 個 物 體 或 攝 影 機 的 位 置 ; 如 果 追 蹤 失 敗 了, 系 統 就 繼 續 回 到 第 一 步 驟 重 新 擷 取 攝 影 機 的 位 置 ( 黃 文 楨 張 兆 翔, 2008) 圖 2.4 為 中 華 擴 增 實 境 技 術 團 隊 (2010) 所 開 發 以 百 元 鈔 票 為 標 記 的 擴 增 實 境, 只 要 拿 起 百 元 鈔 票, 對 準 電 腦 的 視 訊 鏡 頭, 螢 幕 上 的 國 父 就 會 比 出 動 作 及 手 勢 圖 2.4 用 百 元 鈔 為 Marker 的 擴 增 實 境 ( 中 華 擴 增 實 境 全 球 技 術 團 隊,2010) 10

25 2.2 擴 增 實 境 於 產 品 之 相 關 應 用 在 早 期 擴 增 實 境 受 限 於 硬 體 與 軟 體 方 面 尚 未 成 熟 的 限 制, 不 但 不 容 易 達 到 效 果 所 需 的 準 備 功 夫 也 相 當 麻 煩, 但 經 過 了 數 十 年 的 發 展, 近 年 來 隨 著 UMPC (Ultra Mobile PC) 圖 形 處 理 能 力 的 提 升 以 及 軟 硬 體 的 大 幅 演 進, 已 經 有 越 來 越 多 AR 的 應 用 實 例,AR 更 被 預 測 為 是 未 來 的 趨 勢 科 技 美 國 社 會 網 路 研 究 趨 勢 組 織 Mashable 就 在 CNN 指 出 隨 著 AR 技 術 越 來 越 成 熟, 日 後 將 伴 隨 著 雲 端 行 動 裝 置 等 成 為 2010 之 後 的 科 技 新 趨 勢 (Peter Cashmore,2010) 有 鑑 於 此, 目 前 市 面 上 越 來 越 多 網 站 商 品 或 廣 告 使 用 AR 技 術 來 做 包 裝, 在 眾 多 的 應 用 案 例 中, 其 虛 擬 影 像 疊 合 到 現 實 生 活 的 方 法 主 要 可 分 為 以 下 三 種 : 1. 使 用 特 定 圖 形 標 記 進 行 影 像 辨 識 與 定 位 疊 合 的 方 式 2. 使 用 實 際 景 物 影 像 辨 識 與 定 位 疊 合 的 方 式 3. 使 用 GPS 與 數 位 羅 盤 定 向, 並 透 過 攝 影 機 計 算 資 訊 內 容 位 置 再 疊 合 的 方 式 使 用 特 定 圖 形 標 記 以 及 使 用 實 際 景 物 影 像 這 兩 種 方 法 的 應 用 較 為 普 及, 因 為 這 兩 種 方 法 在 短 距 離 之 下 定 位 較 為 精 準, 可 是 缺 點 是 容 易 被 四 周 是 否 有 障 礙 物 以 及 環 境 光 源 的 問 題 影 響 到, 且 此 兩 種 方 法 需 要 具 備 龐 大 的 資 料 庫 來 記 錄 虛 擬 模 型 以 及 現 實 生 活 的 景 象 ; 而 11

26 使 用 GPS 定 位 的 疊 合 方 法 常 被 應 用 在 導 航 上, 因 此 此 種 方 法 非 常 適 合 遠 距 離 的 景 物 資 訊 標 記 ; 雖 然 如 此, 還 是 會 發 生 景 物 太 遠 造 成 辨 識 疊 合 錯 誤 或 是 被 電 磁 波 干 擾 的 狀 況 發 生 即 使 如 此 AR 的 應 用 對 未 來 的 影 響 仍 是 無 遠 弗 屆, 以 下 將 舉 例 出 近 年 來 這 些 方 法 的 實 際 使 用 案 例 : 使 用 特 定 圖 形 標 記 進 行 影 像 辨 識 與 定 位 疊 合 的 方 式 圖 2.5 為 Sony 在 2006 年 於 PlayStation 3 上 面 所 推 出 的 暢 銷 電 玩 The Eye ofjudgment 示 範 畫 面, 以 及 德 國 知 名 汽 車 品 牌 MINI 以 AR 方 式 所 呈 現 的 暢 銷 車 款 改 版 Cooper S 的 廣 告 The Eye of Judgment 是 一 種 對 戰 紙 牌 遊 戲, 透 過 隨 遊 戲 所 附 贈 的 PlayStation Eye camera 及 可 讀 取 出 紙 卡 上 面 怪 獸 的 3D 模 型 甚 至 可 與 其 互 動 ; 而 Cooper S 的 汽 車 廣 告 則 是 MINI 在 2008 年 所 推 出 的 一 個 二 維 雜 誌 廣 告, 使 用 者 只 需 讓 程 式 讀 取 到 該 頁 內 容 及 可 看 到 微 妙 微 翹 的 Mini Cooper S 虛 擬 模 型 圖 2.5 The Eye of Judgment(Sony,2006) 圖 2.6 Mini Cooper S (Cooper S,2008) 12

27 2.2.2 使 用 實 際 景 物 影 像 辨 識 與 定 位 疊 合 的 方 式 除 了 上 述 具 備 圖 形 標 記 的 辨 識 方 式 之 外, 許 多 網 站 也 喜 歡 使 用 將 虛 擬 影 像 重 疊 到 使 用 者 身 上 的 方 法 來 宣 傳, 因 為 從 某 種 層 面 來 講 此 種 宣 傳 方 法 更 佳, 使 用 者 會 有 更 多 身 歷 其 境 的 感 覺 圖 2.7 為 電 影 Iron Man 2 官 方 網 站 的 AR 廣 告 宣 傳 以 及 知 名 AR 軟 體 公 司 Zugara 所 推 出 的 AR 試 衣 間 Iron Man 2 電 影 在 上 映 當 時 造 成 風 潮, 為 了 滿 足 每 個 人 都 想 當 Iron Man 的 夢 想,Marvel 公 司 利 用 AR 技 術 讓 每 個 人 都 可 穿 上 鋼 鐵 盔 甲, 達 到 成 功 的 廣 告 宣 傳 ; 而 Zugara 所 推 出 的 AR 試 衣 間 只 是 該 公 司 的 其 中 一 項 服 務, 此 試 衣 間 讓 許 多 消 費 者 可 在 網 路 購 物 之 前 有 更 多 更 仔 細 的 選 擇 空 間, 只 需 透 過 簡 單 的 手 勢 操 縱 使 用 者 即 可 即 時 換 穿 多 款 衣 物 圖 2.7 Iron Man 2 宣 傳 網 站 (Marvel,2010) 圖 2.8 Zugara 線 上 試 衣 間 (Zugara,2011) 使 用 GPS 與 數 位 羅 盤 定 向 的 方 式 使 用 GPS 與 數 位 羅 盤 定 向 的 擴 增 實 境 技 術 常 常 被 運 用 在 導 航 方 面, 不 同 於 前 兩 者 虛 擬 模 型 疊 合 的 方 式, 此 種 方 法 可 有 效 迴 避 一 些 地 理 以 及 距 離 上 的 限 制, 因 此 應 用 的 領 域 也 較 為 不 同, 較 少 被 應 用 13

28 在 網 站 廣 告 或 是 產 品 宣 傳 ; 除 了 指 引 目 的 地 路 徑 特 定 景 點 介 紹 顯 示 其 他 裝 置 位 置 之 外, 一 些 都 市 更 新 或 是 大 樓 預 建 地 (White and Feiner, 2009) 等 也 都 可 使 用 此 種 方 法 ; 此 方 法 是 透 過 GPS 與 數 位 羅 盤 (Digital Compass) 定 位, 之 後 並 透 過 攝 影 機 計 算 已 被 GeoTagged( 將 位 置 資 訊 附 加 至 圖 片 中 ) 之 資 訊 內 容 的 相 對 位 置, 藉 此 判 斷 出 遠 近 距 離 調 整 欲 顯 示 的 虛 擬 資 訊 大 小 之 後 再 疊 合 出 來 顯 示 給 使 用 者 圖 2.9 為 Pioneer 在 今 年 5 月 推 出 的 全 新 衛 星 導 航 AVIC-ZH09, 透 過 在 前 方 擋 風 玻 璃 設 置 攝 影 機, 將 及 時 的 路 面 資 訊 透 過 AR 的 方 式 顯 示 在 駕 駛 的 儀 表 板 中, 透 過 GPS 與 數 位 羅 盤 定 位 的 方 式 讓 AR 給 予 駕 駛 人 最 需 要 即 時 的 資 訊 內 容 圖 2.9 Pioneer AVIC-ZH09 衛 星 導 航 (Pioneer,2012) 2.3 行 動 擴 增 實 境 之 案 例 隨 著 智 慧 型 行 動 電 話 (Smartphone) 處 理 能 力 的 提 升, 已 有 許 多 行 動 擴 增 實 境 (Mobile Augmented Reality) 的 應 用 實 例, 擴 增 實 境 演 進 至 此 得 到 重 大 的 進 步 ; 由 於 智 慧 行 動 裝 置 的 高 自 由 性 讓 擴 增 實 境 以 往 14

29 只 能 在 研 究 室 或 電 腦 前 執 行 的 刻 版 印 象 得 到 突 破, 越 來 越 多 專 門 開 發 給 智 慧 行 動 裝 置 的 AR 程 式 誕 生 行 動 擴 增 實 境 所 應 用 的 技 術 與 方 法 與 傳 統 的 大 同 小 異, 依 然 是 分 為 : 使 用 特 定 圖 形 標 記 進 行 影 像 辨 識 與 疊 合 使 用 實 際 景 物 影 像 辨 識 與 疊 合 使 用 GPS 與 數 位 羅 盤 定 向 再 疊 合 等 三 種, 以 下 將 針 對 三 種 方 法 各 自 舉 出 一 些 行 動 擴 增 實 境 的 應 用 實 例 : 使 用 特 定 圖 形 標 記 進 行 影 像 辨 識 的 行 動 擴 增 實 境 下 方 為 辨 識 圖 形 標 記 的 AR 應 用 在 智 慧 型 手 機 以 及 平 板 電 腦 上 的 案 例, 圖 2.10 為 Apple 的 線 上 商 店 所 推 出 的 一 款 名 為 AR basketball 的 投 籃 遊 戲, 圖 2.11 為 AR 的 系 統 撰 寫 平 台 ARToolKit 推 出 for IOS 版 本 的 宣 傳 畫 面 圖 2.10 AR basketball (itunes,2012) 圖 2.11 ARToolKit for IOS(ARToolKit,2012) 使 用 實 際 景 物 影 像 辨 識 與 定 位 的 行 動 擴 增 實 境 此 方 法 應 用 在 行 動 擴 增 實 境 的 案 例 也 非 常 廣 泛, 減 少 了 需 要 使 用 圖 形 標 記 的 麻 煩, 讓 使 用 者 使 用 起 來 更 加 自 由 圖 2.12 為 最 新 的 科 技 玩 具 AR Drone 透 過 智 慧 型 動 裝 置 來 操 縱 上 方 載 有 攝 影 鏡 頭 的 15

30 遙 控 飛 機, 透 過 下 載 專 屬 的 App, 輕 易 利 用 擴 增 實 境 達 到 駕 駛 飛 機 作 戰 的 快 感 ; 圖 2.13 則 是 榮 獲 2009 年 紅 點 設 計 獎 (Red Dot) 的 概 念 性 展 望 玻 璃 Looking Glass, 可 透 過 此 裝 置 來 觀 看 真 實 世 界, 為 各 式 各 樣 的 物 品 展 現 有 用 的 虛 擬 資 訊 圖 2.12 AR Drone (itunes,2010) 圖 2.13 Looking Glass Concept (red dot,2009) 使 用 GPS 與 數 位 羅 盤 定 向 的 行 動 擴 增 實 境 比 起 傳 統 擴 增 實 境, 具 備 高 度 自 由 性 的 智 慧 行 動 裝 置 將 更 適 合 此 種 方 法, 近 幾 年 來 越 來 越 多 智 慧 型 手 機 應 用 程 式 往 此 種 方 向 開 發, 例 如 店 家 景 點 介 紹 地 圖 導 覽 方 位 測 量 等 等, 圖 2.14 為 用 來 導 覽 香 港 的 App DiscoverHongKong AR 圖 2.15 則 為 國 外 學 生 所 設 計 的 校 園 導 覽 程 式 Mobile AR campus 圖 2.14 DiscoverHongKong(iTunes,2011) 圖 2.15 Mobile AR campus(mime,2009) 16

31 2.4 行 動 式 擴 增 實 境 的 現 況 調 查 分 析 與 使 用 者 介 面 研 究 早 期 因 為 UMPC 效 能 發 展 不 足 的 關 係, 因 此 行 動 擴 增 實 境 剛 開 始 時 必 須 使 用 一 種 名 為 頭 戴 式 顯 示 器 (Head Mounted Display or Head-Worn Display) 的 裝 置 來 提 供 使 用 者 虛 擬 影 像 疊 合 到 現 實 生 活 的 感 受 ; 但 是 穿 戴 頭 戴 式 顯 示 器 來 模 擬 擴 增 實 境 時 不 僅 會 讓 使 用 者 感 覺 不 方 便 與 不 舒 服, 使 用 者 要 如 何 操 控 頭 戴 式 顯 示 器 的 資 訊 更 是 一 大 問 題, 操 控 頭 戴 式 顯 示 器 內 容 的 方 法 分 為 許 多 種 模 式 (Multimodal), 包 含 : 透 過 使 用 者 語 音 來 辨 識 (Speech Recognition) 手 勢 動 作 的 辨 識 (Gesture Recognition), 甚 至 是 透 過 頭 部 的 動 作 (Head Pose) 來 辨 識 等 等 (Buchmann et al., 2004;Kolsch et al., 2006; Siegl et al., 2007) 有 鑑 於 此, 如 何 在 此 擴 增 實 境 系 統 中 選 取 物 件 或 是 操 控 資 訊 內 容 (Selection and Annotation) 對 使 用 者 來 說 無 疑 是 一 大 挑 戰 (Thomas, 2006; Siegl et al., 2007) 圖 2.16 工 業 機 構 畫 面 圖 (Azuma,2004) 圖 2.17 早 期 頭 戴 式 顯 示 器 (ISSN,1982) 17

32 Billinghurst et al. (2008) 指 出, 近 兩 年 隨 著 UMPC 與 智 慧 型 動 裝 置 的 效 能 大 幅 提 升, 現 在 已 經 可 以 透 過 攝 影 鏡 頭 的 拍 攝 將 虛 擬 資 訊 與 現 實 做 疊 合 並 顯 示 在 螢 幕 中 而 Papagiannakis et al. 在 2008 年 的 研 究 報 告 中 指 出, 行 動 擴 增 實 境 的 應 用 主 要 有 以 下 三 種 項 目 : 1. 以 虛 擬 人 物 為 基 礎 的 AR 應 用 利 用 真 實 大 小 比 例 不 用 追 蹤 標 記 以 及 情 境 式 的 虛 擬 人 物 為 基 礎 的 AR 應 用 (Virtual Characters in AR), 下 圖 為 國 外 實 驗 室 透 過 擴 增 實 境 去 模 擬 古 代 居 民 的 生 活 情 境 應 用 之 研 究 圖 2.18 虛 擬 人 物 AR(Lars Pasveer,2004) 2. 文 化 遺 產 由 於 擴 增 實 境 的 優 點, 許 多 已 經 消 失 不 存 在 的 事 物 如 今 得 以 用 虛 擬 模 型 的 方 式 存 在 於 現 實 世 界 中, 這 對 於 重 現 已 經 消 失 的 古 蹟 景 觀 或 是 動 植 物 給 現 代 人 觀 看 都 是 非 常 有 用 且 強 大 的, 甚 至 可 呈 現 出 比 實 際 景 觀 更 為 齊 全 且 多 樣 的 資 訊 內 容, 有 助 於 後 代 子 孫 了 解 從 前 的 一 些 事 物, 達 到 教 育 的 效 果 18

33 圖 2.19 重 現 考 古 古 蹟 之 AR(iTuness,2011) 3. 兼 具 寓 教 於 樂 的 事 物 和 遊 戲 雖 然 行 動 擴 增 實 境 應 用 在 導 覽 及 教 育 等 層 面 的 例 子 與 日 俱 增, 但 是 運 用 最 多 且 廣 的 部 分 莫 過 於 娛 樂 及 廣 告 宣 傳 等 方 面 下 方 左 圖 是 adidas 推 廣 自 家 滑 板 品 牌 時 所 設 計 的 擴 增 實 境 廣 告, 右 邊 則 是 Henrysson 在 Nokia 的 手 機 上 所 設 計 的 擴 增 實 境 網 球 遊 戲, 玩 家 可 以 面 對 面 的 模 擬 真 實 的 網 球 運 動 圖 2.20 adidas 廣 告 (BCNetcom Ltd,2011) 圖 2.21 Nokia 推 出 AR 遊 戲 (Nokia,2005) 雖 然 如 此, 仍 有 學 者 認 為 行 動 擴 增 實 境 不 應 該 沒 有 限 制 的 濫 用 Dannen (2009) 就 曾 經 批 評 過 上 述 的 Nokia 產 品, 認 為 擴 增 實 境 技 術 的 實 用 性 應 該 才 是 重 點, 而 不 是 一 昧 的 拿 來 製 作 酷 炫 的 系 統 介 面 及 19

34 效 果 而 如 何 讓 擴 增 實 境 的 技 術 不 會 流 於 俗 套 而 能 保 持 其 實 用 性, 就 必 須 從 使 用 者 介 面 來 著 手 為 了 增 加 擴 增 實 境 的 實 用 性, 越 來 越 多 研 究 開 始 探 討 使 用 者 介 面 設 計 的 相 關 議 題, 包 含 displays tracking interface design interactivity and realism 等 (Liarokapis and Newman, 2007) 部 分 學 者 曾 針 對 擴 增 實 境 的 虛 擬 物 件 的 定 位 與 旋 轉 進 行 操 作 模 式 實 驗 (Henrysson et al., 2007), 結 果 顯 示 以 實 際 目 標 物 為 主 再 移 動 行 動 裝 置 來 使 虛 擬 模 型 與 物 件 之 間 產 生 相 對 位 移 的 方 式 較 為 直 覺 而 關 於 行 動 裝 置 的 圖 形 使 用 者 介 面 設 計, 通 常 包 含 了 以 下 幾 個 重 要 元 素 : 螢 幕 (screen) 視 窗 (windows) 操 作 圖 像 (icons) 功 能 表 (menu) 以 及 指 示 工 具 (point devices) 等, 通 常 由 於 行 動 裝 置 螢 幕 大 小 的 限 制 關 係, 使 用 者 無 法 同 時 瀏 覽 所 有 的 資 訊 針 對 此 問 題,Kevin et al.( 2001) 提 出 了 幾 項 設 計 建 議, 分 別 是 :(1) 以 易 讀 性 為 前 提, 內 容 必 須 精 簡 的 呈 現 (2) 必 須 注 重 內 容 資 訊 的 呈 現 而 非 只 有 注 重 效 果 展 示 (3) 即 使 在 低 解 析 度 的 環 境 下 仍 可 讓 使 用 者 充 分 瞭 解 傳 達 內 容 (4) 資 訊 呈 現 必 須 清 楚 易 懂 及 便 於 瀏 覽 (5) 幫 助 使 用 者 透 過 相 關 資 訊 進 行 瀏 覽 而 不 至 於 迷 失 在 系 統 中 等 五 點 20

35 2.5 DIY 的 定 義 金 波 生 (2003) 在 親 力 親 為 源 於 DIY 中 曾 提 到 : DIY 是 Do It Yourself 的 縮 略 語, 這 個 觀 念 來 自 歐 美 人 喜 歡 突 顯 個 性 崇 尚 與 眾 不 同 ; 什 麼 事 情 DIY 一 下, 既 滿 足 了 自 己 的 願 望 又 可 節 省 了 開 支 江 丙 坤 (1986) 提 到 :DIY 的 定 義 就 是 舉 凡 能 自 己 動 手 修 理 以 改 善 居 家 環 境, 使 住 宅 及 居 家 生 活 更 舒 適 美 好 的 活 動 皆 是 ; 而 居 家 修 繕 DIY, 其 實 是 學 校 勞 作 教 育 的 延 伸, 很 多 家 中 修 繕 美 化 的 工 作 已 成 為 普 通 的 生 活 技 能 ( 蕭 贊,2003) 而 在 消 費 者 進 行 DIY 的 行 為 面,Lusch et al.(1992) 提 供 了 DIY 行 為 的 七 構 面 論 點 : 分 別 為 技 術 資 源 可 用 性 時 間 可 用 性 經 濟 需 要 心 理 需 要 信 賴 以 及 控 制 Larson(1993) 指 出 消 費 者 在 進 行 DIY 行 為 時, 知 識 或 專 業 是 一 種 支 配 因 素 ;Giacobbeand Segal(1996) 則 提 到 類 型 社 會 階 級 工 作 複 雜 度 個 體 特 質 及 資 源 的 限 制 ( 包 括 時 間 工 作 設 備 ) 等 皆 是 影 響 DIY 進 行 的 因 素 由 此 可 知 學 者 將 DIY 對 消 費 者 影 響 的 構 面 技 術 面 ( 消 費 者 是 否 有 足 夠 的 專 業 技 術 ) 資 源 面 ( 消 負 者 是 否 有 適 當 的 工 具 輔 助 設 備 時 間 ) 需 求 面 ( 消 費 者 的 心 理 是 否 想 進 行 DIY) 三 大 構 面 目 前 美 國 之 DIY 產 品 觀 念, 是 針 對 家 庭 改 善 及 家 庭 裝 飾 兩 類, 而 家 庭 改 善 是 以 住 宅 之 設 備 及 環 境 之 改 善 為 主 ; 家 庭 21

36 裝 飾 則 是 指 改 裝 住 宅 內 部 裝 飾 以 符 合 自 己 的 喜 好 從 江 丙 坤 (1984) 的 研 究 中 提 到 : 自 行 進 行 住 宅 修 理 及 改 善 的 消 費 者 中, 以 大 部 分 自 己 動 手 做, 必 要 時 委 由 業 者 施 工 的 情 況 居 絕 大 多 數 (68.2%); 全 部 自 己 動 手 做 之 比 重 次 之 (19.3%); 完 全 委 由 業 者 施 工 之 比 重 最 低 (12.5%) 而 委 由 業 者 施 工 的 理 由, 以 自 己 想 做, 但 不 知 方 法 (33.3%) 委 託 專 業 人 員 施 工 較 放 心 (26.4%) 及 自 己 想 做, 但 沒 時 間 (22.2%) 三 種 佔 大 部 分 由 此 可 知 仍 然 有 多 數 消 費 者 因 為 不 知 如 何 組 裝 組 裝 太 費 時 沒 時 間 或 是 自 己 組 裝 不 放 心 等 等 因 素 而 討 厭 自 行 組 裝 傢 俱 的 行 為 2.6 產 品 說 明 書 之 探 討 產 品 說 明 書 是 一 種 廣 義 的 統 稱, 類 型 含 括 型 錄 與 操 作 說 明 書 國 內 以 產 品 說 明 書 為 關 鍵 字 的 第 一 篇 文 獻, 是 品 質 雜 誌 編 輯 部 (1987) 所 撰 寫 的 做 好 第 一 線 的 準 備 工 作 - 廣 告 傳 單 及 產 品 說 明 書 的 整 理 方 法 中 所 提 及, 該 編 輯 部 認 為 產 品 說 明 書 是 利 用 視 覺 並 以 圖 形 照 片 文 章 數 據 等 來 表 現 製 品 特 性 及 使 用 方 法 的 一 種 文 件 林 榮 造 在 國 內 外 首 創 的 機 器 型 錄 及 操 作 說 明 書 競 賽 曾 提 到 : 改 進 顧 客 所 能 看 到 的, 所 能 體 會 到 的, 所 能 注 意 到 的 特 點, 就 是 型 錄 及 操 作 說 明 書 所 要 講 究 的 重 點 劉 克 敵 (1985) 在 如 何 寫 好 操 作 說 明 書 一 文 裡 認 為 : 一 份 操 作 說 明 書 不 管 如 何, 22

37 總 應 該 讓 讀 者 能 夠 徹 底 了 解, 從 而 遵 循 執 行 因 此 凡 是 特 以 圖 形 和 文 字 來 代 替 產 品 實 物 來 描 述 並 以 解 說 或 介 紹 產 品 為 目 的, 使 消 費 者 與 使 用 者 能 迅 速 辨 識 產 品 的 種 類 規 格 用 途 特 性 及 使 用 方 法 的 一 種 文 件 皆 稱 為 產 品 說 明 書 一 份 具 有 水 準 的 產 品 說 明 書, 除 了 需 要 文 案 撰 稿 文 字 造 形 設 計 與 編 輯 創 意 等 工 作 外, 更 需 要 工 作 說 明 圖 的 配 合, 以 便 正 確 地 表 現 出 其 形 狀 構 造 與 機 能 等 ; 更 好 的 是 能 以 3D 的 方 式 繪 出 立 體 圖 來, 讓 使 用 者 更 加 迅 速 了 解 與 操 作 產 品 說 明 書 的 表 現 圖 形 有 很 多 種, 如 : 工 程 圖 圖 表 等, 但 大 部 份 是 用 立 體 正 投 影 法 的 等 角 投 影 二 等 角 投 影 或 不 等 角 投 影 來 表 現 綜 合 以 上 所 述, 可 以 瞭 解 優 良 的 產 品 說 明 書 具 有 引 介 產 品, 並 代 替 實 物 來 讓 人 了 解 產 品 品 質 的 重 要 目 的 此 外, 產 品 說 明 書 的 圖 片 部 分, 更 是 讓 使 用 者 認 識 產 品 最 重 要 的 方 法, 因 此 產 品 說 明 書 的 圖 片 是 極 重 要 的 要 素 之 一 即 使 如 此, 科 技 進 步 至 今 國 內 有 些 企 業 對 於 產 品 說 明 書 的 品 質 仍 是 沒 有 要 求 ; 我 國 前 外 貿 協 會 展 覽 處 公 關 室 主 任 黎 堅 (1999) 就 認 為, 部 份 業 者 所 印 製 的 產 品 型 錄, 由 於 欠 缺 整 理 設 計 的 觀 念, 因 而 往 往 草 率 地 將 此 重 要 的 工 作 委 由 非 專 業 的 人 士 或 欠 缺 設 計 觀 念 的 印 刷 廠 負 責, 而 且 經 費 預 算 極 盡 吝 嗇, 使 得 在 因 陋 就 簡 的 情 況 下 製 作 出 水 準 欠 佳 印 刷 馬 虎 與 錯 誤 百 出 的 產 品 型 錄 來 即 使 現 今 企 業 會 23

38 外 包 說 明 書 給 專 業 廠 商 來 製 作, 但 不 可 忽 視 的 是 傳 統 說 明 書 仍 舊 存 在 容 易 出 錯 且 說 明 書 品 質 會 因 廠 商 素 質 受 到 影 響 的 缺 點 黎 堅 在 拓 展 外 銷 的 尖 兵 : 型 錄 - 兼 介 國 外 優 良 工 具 機 型 錄 實 例 一 文 中 認 為 我 國 產 品 組 裝 說 明 書 常 見 的 問 題 如 下 : 1. 缺 乏 整 體 性 企 劃 資 料 不 全 組 織 零 亂 編 排 不 適 合 閱 讀 流 程 2. 圖 片 攝 影 或 插 圖 表 現 非 專 業 人 員 製 作, 因 此 欠 缺 專 業 水 準 3. 常 剽 取 他 人 的 設 計 作 品, 作 移 花 接 木 的 引 用 4. 機 械 產 品 圖 片, 多 未 經 特 殊 效 果 ( 如 噴 修 ) 處 理, 因 此 在 視 覺 上 欠 缺 乾 淨 俐 落 的 感 覺 5. 企 業 識 別 體 系 ( 如 商 標 公 司 名 稱 字 體 企 業 色 彩 等 ) 未 能 做 到 標 準 化 與 統 一 化 的 程 度 6. 色 彩 運 用 未 能 配 合 產 品 特 性 與 目 標 市 場 特 性 7. 同 一 公 司 型 錄, 往 往 無 法 統 一 風 格 相 互 爭 輝, 不 能 發 揮 整 體 促 銷 力 量 8. 尺 寸 不 劃 一, 且 不 合 國 際 貿 易 慣 用 尺 寸 標 準 9. 文 案 字 體 造 形 不 適 合 目 標 市 場 習 慣, 亦 未 配 合 產 品 特 性, 或 表 現 企 業 性 格 10. 印 刷 過 程 品 管 馬 虎 色 彩 變 調 文 字 錯 誤 而 未 能 在 打 樣 時 校 正 24

39 綜 合 以 上 所 提, 本 研 究 希 望 能 保 留 傳 統 產 品 組 裝 說 明 書 之 優 點 並 透 過 擴 增 實 境 的 技 術 克 服 舊 有 的 缺 點, 讓 使 用 者 可 以 在 更 自 由 更 直 覺 的 觀 點 下 對 產 品 進 行 了 解 及 組 裝 2.7 文 獻 探 討 小 結 本 章 從 認 識 擴 增 實 境 開 始 探 討 了 擴 增 實 境 目 前 的 應 用 以 及 未 來 的 可 能 性, 即 使 此 技 術 目 前 在 國 內 不 算 普 及, 但 擴 增 實 境 在 國 外 應 用 越 來 越 多 被 定 義 成 未 來 新 趨 勢 的 地 位 仍 是 不 可 抹 滅 在 產 品 DIY 組 裝 方 面, 專 家 也 歸 納 出 使 用 者 有 可 能 在 缺 乏 技 術 專 業 知 識 及 信 心 的 情 況 下 不 願 意 組 裝 產 品, 由 此 可 知 產 品 必 須 要 讓 使 用 者 即 使 在 專 業 知 識 技 術 不 足 的 情 況 下 也 能 簡 單 且 清 楚 的 組 裝, 因 此 產 品 說 明 書 的 角 色 就 非 常 重 要 而 針 對 產 品 組 裝 說 明 書 的 改 良 例 子 在 國 內 外 目 前 則 是 找 不 到 太 多 文 獻, 因 此 希 望 透 過 本 章 了 解 擴 增 實 境 後, 能 夠 將 兩 者 作 出 更 完 美 的 結 合 25

40 3.1 研 究 流 程 與 架 構 第 三 章 研 究 方 法 本 章 節 將 探 討 這 篇 論 文 的 研 究 方 法, 其 依 據 是 從 一 開 始 所 訂 定 的 研 究 目 的 後 來 整 合 文 獻 調 查 與 相 關 應 用 案 例 還 有 與 使 用 者 的 訪 談 等 三 個 部 份 而 來, 希 望 透 過 客 觀 的 意 見 來 做 為 本 研 究 的 設 計 參 考 本 研 究 後 期 實 驗 分 為 前 測 及 後 測 實 驗 兩 部 分, 前 測 實 驗 為 調 查 受 測 者 在 傢 俱 組 裝 時 所 會 遇 到 的 問 題 以 及 設 計 出 兩 款 不 同 類 型 的 AR 傢 俱 組 裝 系 統, 並 讓 受 測 者 實 驗 決 定 哪 種 實 用 性 較 高, 藉 以 當 作 後 期 發 展 方 向 ; 後 測 實 驗 是 讓 受 測 者 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 與 紙 本 說 明 書 進 行 傢 俱 組 裝 實 驗, 並 加 以 比 較 系 統 感 受 度 使 用 者 工 作 量 負 荷 以 及 兩 者 組 裝 時 間 等 等, 實 驗 流 程 如 下 : 1. 探 討 研 究 動 機 與 訂 定 目 的 : 在 確 認 研 究 背 景 與 動 機 後, 訂 定 本 研 究 目 標 以 及 有 何 限 制 2. 文 獻 與 資 料 查 找 : 搜 尋 行 動 AR 相 關 案 例 及 傢 俱 組 裝 產 品 說 明 書 相 關 文 獻 3. 使 用 者 問 題 調 查 與 分 析 : 進 行 使 用 者 訪 談 以 訂 定 初 步 的 功 能, 了 解 一 般 使 用 者 在 組 裝 組 合 式 傢 俱 時 有 什 麼 問 題, 並 提 出 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 初 步 構 想 讓 使 用 者 判 斷 是 否 對 組 裝 傢 俱 有 所 幫 助, 或 是 應 該 再 具 備 什 麼 功 能 以 達 完 善 26

41 4. 前 測 系 統 設 計 與 實 驗 : 設 計 出 兩 種 型 態 的 AR 傢 俱 組 裝 系 統, 一 種 為 與 零 件 互 動 的 方 式 另 一 種 為 呈 現 動 畫 在 傢 俱 外 包 裝 的 方 式 ; 兩 種 型 態 分 別 讓 受 測 者 進 行 傢 俱 組 裝 並 調 查 使 用 者 對 個 別 的 感 受 及 建 議, 藉 以 決 定 該 以 哪 種 型 態 繼 續 發 展 本 系 統 5. 實 驗 受 測 : 邀 請 受 測 者 分 別 進 行 使 用 本 系 統 組 裝 傢 俱 的 實 驗 以 及 使 用 傳 統 說 明 書 組 裝 傢 俱 的 實 驗 6. 實 驗 結 果 分 析 : 實 驗 過 程 將 時 間 受 測 者 行 為 以 及 進 行 實 驗 遇 到 的 問 題 記 錄 下 來, 最 後 再 分 別 給 予 問 卷 來 測 量 ; 結 束 後 統 計 出 各 數 據 判 斷 是 否 有 顯 著 性 差 異 7. 提 出 結 論 : 整 理 上 述 統 計 結 果 歸 納 出 本 研 究 之 結 論, 並 將 受 測 者 所 提 出 之 建 議 加 入 後 續 研 究 及 未 來 展 望 本 研 究 依 上 述 各 階 段 共 分 為 七 個 部 分, 一 開 始 的 先 探 討 研 究 動 機 及 目 的, 接 下 來 透 過 資 料 文 獻 查 找 以 及 使 用 者 訪 談 訂 定 本 研 究 之 架 構, 接 著 透 過 前 測 了 解 使 用 者 問 題 以 及 決 定 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 初 步 方 向, 最 後 進 行 使 用 說 明 書 及 系 統 的 傢 俱 組 裝 實 驗, 並 分 析 兩 者 間 數 據 上 的 差 異, 以 訂 出 結 論 及 未 來 方 向 下 圖 3.1 為 本 研 究 之 流 程 圖 27

42 圖 3.1 研 究 架 構 圖 28

43 3.2 傢 俱 組 裝 分 析 本 研 究 在 傢 俱 選 擇 方 面 由 於 經 費 以 及 實 驗 傢 俱 需 重 複 組 裝 的 考 量, 加 上 前 測 結 果 決 定 以 桌 椅 櫃 三 類 進 行 實 驗, 下 表 為 透 過 成 本 難 易 度 傢 俱 體 積 等 因 素 選 定 進 行 本 實 驗 的 傢 俱 表 3.1: 進 行 實 驗 傢 俱 分 析 表 傢 俱 項 目 組 裝 難 易 度 傢 俱 尺 寸 組 裝 零 件 價 格 傢 俱 材 質 簡 單 ( 組 裝 步 中 等 ( 除 了 主 金 屬 支 架 配 塑 驟 中 等 但 每 個 中 等 ( 約 100 公 零 件 之 外, 螺 步 驟 細 節 部 分 分 高 左 右 ) 絲 等 零 件 數 量 795 元 膠 桌 身 ( 有 其 他 塑 膠 鍵 及 金 Dave 筆 電 桌 較 多 ) 較 多 ) 屬 螺 絲 ) 中 等 ( 主 體 組 中 等 ( 除 了 主 主 體 全 由 木 頭 裝 簡 單 但 細 節 小 型 ( 約 60 公 零 件 之 外, 螺 部 分 的 組 裝 繁 分 高 左 右 ) 絲 等 零 件 數 量 1295 元 零 件 組 成 ( 含 木 榫 金 屬 螺 Ingolf 椅 凳 複 ) 較 多 ) 絲 及 墊 片 ) Laiva 書 櫃 中 等 ( 幾 乎 不 偏 難 ( 雖 然 組 用 螺 絲, 主 體 裝 細 節 少, 但 大 型 ( 約 160 公 也 只 有 幾 根 支 是 板 材 較 多 組 分 高 左 右 ) 架 跟 罩 在 外 側 裝 步 驟 也 多 ) 的 帆 布 ) 695 元 主 體 全 由 木 頭 零 件 組 成 ( 含 木 榫 金 屬 螺 絲 ) 3.3 資 料 收 集 方 法 本 研 究 在 研 究 流 程 中 透 過 文 獻 的 查 找 與 使 用 者 的 訪 談 以 及 前 測 實 驗 得 到 的 問 卷 結 果 來 訂 定 本 研 究 的 研 究 方 法, 最 後 再 透 過 實 驗 任 務 問 卷 的 作 答 以 及 受 測 者 訪 談 來 了 解 受 測 者 對 於 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 感 受 與 意 見, 此 種 透 過 訪 談 (interview) 來 取 得 資 料 是 一 種 最 普 遍 的 調 查 方 式 Merriam(1998) 和 Marshall & Rossman(1999) 等 學 者 認 29

44 為, 資 料 蒐 集 和 資 料 分 析 在 質 化 研 究 中, 必 須 是 一 個 同 步 的 過 程 Schatzman & Strauss(1973) 提 出 質 化 資 料 分 析 主 要 是 將 物 件 人 事 件, 以 及 能 顯 示 出 其 特 色 的 屬 性 加 以 分 類 本 研 究 主 要 是 透 過 此 研 究 法, 取 得 使 用 者 的 感 受 意 見 以 及 問 卷 資 料 後, 進 一 步 用 於 研 究 方 法 訂 定 系 統 規 劃 以 及 系 統 主 要 的 修 改 方 向 本 研 究 主 要 將 蒐 集 資 料 的 方 式, 分 為 三 種 : 1. 觀 察 法 (observation): 詢 問 受 測 者 並 觀 察 其 反 應, 透 過 了 解 使 用 者 的 過 程 取 得 其 相 關 的 資 訊 本 研 究 採 用 間 接 觀 察 法 來 取 得 受 測 者 的 資 料, 透 過 相 機 拍 照 和 問 卷 之 方 式, 保 留 作 往 後 分 析 用 2. 訪 談 法 (interview): 在 各 種 非 量 化 的 研 究 方 法 中, 深 度 訪 談 (Dialogue) 是 最 為 廣 泛 使 用 的 調 查 方 法 之 一 本 研 究 在 制 定 研 究 方 法 的 期 間 詢 問 了 受 訪 談 者 一 些 開 放 性 的 題 目, 最 後 歸 納 出 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 一 些 建 議 以 及 看 法 3. 問 卷 調 查 法 (questionnaire): 此 方 法 適 用 於 系 統 完 成 之 後, 優 點 為 可 發 現 受 測 者 喜 歡 系 統 的 哪 些 部 分 且 方 便 重 複 調 查 本 研 究 在 前 測 決 定 系 統 初 略 方 向 的 實 驗 中, 會 讓 受 測 者 結 束 後 填 寫 問 卷 來 評 估 哪 種 擴 增 實 境 的 方 式 較 適 合 本 研 究 發 展 綜 合 以 上 所 敘 述 並 依 據 其 蒐 集 的 方 法 特 性, 本 研 究 選 擇 觀 察 法 調 查 法 問 卷 調 查 法 三 者 並 用 透 過 個 人 訪 談 (personal interviewing) 30

45 以 一 對 一 (one-to-one) 雙 向 溝 通 的 方 式, 從 受 訪 談 者 口 中 獲 得 資 料, 並 透 過 紙 筆 記 錄 以 利 分 析 之 用 之 後 在 前 測 的 實 驗 部 分 則 藉 由 在 旁 記 錄 以 及 詢 問 受 測 者, 嘗 試 了 解 受 測 者 對 於 本 研 究 所 開 發 之 系 統 的 感 受, 以 及 未 來 發 展 的 建 議 最 後 再 透 過 實 驗 結 束 後 給 予 的 前 測 問 卷 歸 納 出 受 測 者 期 望 的 系 統 型 態 及 未 來 研 究 走 向, 作 為 本 研 究 最 後 之 參 考 依 據 3.4 研 究 方 法 小 結 AR 傢 俱 組 裝 系 統 是 根 據 前 期 研 究 所 找 的 文 獻 資 料 與 使 用 者 的 訪 談 和 教 授 的 討 論 以 及 前 測 實 驗 做 為 發 展 依 據 ; 使 用 者 只 需 使 用 智 慧 行 動 裝 置 ( 智 慧 型 手 機 平 板 電 腦 ) 打 開 AR 傢 俱 組 裝 系 統 ( 如 圖 3.1 所 示 ), 對 準 傢 俱 包 裝 紙 箱 上 之 QR code, 接 著 只 需 透 過 擴 增 實 境 的 動 畫 顯 示, 使 用 者 就 可 知 道 如 何 組 裝 傢 俱 ( 如 圖 3.2 所 示 ) 圖 3.2 AR 傢 俱 組 裝 系 統 首 頁 畫 面 圖 圖 3.3 組 裝 動 畫 畫 面 31

46 四 前 測 系 統 測 試 與 分 析 4.1 使 用 說 明 書 組 裝 傢 俱 之 問 題 調 查 與 分 析 本 研 究 參 考 之 前 所 找 之 文 獻 以 及 相 關 案 例 探 討, 歸 納 出 使 用 者 使 用 說 明 書 組 裝 傢 俱 可 能 會 有 的 問 題, 以 及 擴 增 實 境 應 用 在 組 裝 說 明 書 上 該 如 何 呈 現 的 大 概 方 向 為 此 本 研 究 設 計 出 一 開 放 性 問 卷 探 求 目 前 使 用 者 對 於 使 用 紙 本 說 明 書 組 裝 傢 俱 所 會 遇 到 的 問 題 以 及 設 計 兩 種 不 同 型 態 的 擴 增 實 境 應 用 在 組 裝 說 明 書 的 系 統 概 念, 作 為 之 後 將 擴 增 實 境 應 用 到 傢 俱 組 裝 該 如 何 進 行 的 參 考 方 向 共 有 30 人 填 寫 此 問 卷, 調 查 的 範 圍 包 括 歸 納 出 一 些 使 用 紙 本 說 明 書 組 裝 傢 俱 可 能 遇 到 的 問 題 以 及 設 計 兩 種 不 同 型 態 的 組 裝 傢 俱 擴 增 實 境, 讓 使 用 者 填 寫 一 些 感 受 問 卷 決 定 未 來 研 究 的 系 統 原 型 前 期 階 段 問 卷 受 測 者 一 共 30 人, 其 中 17 人 為 男 性 13 人 為 女 性, 有 27 人 是 學 生 3 人 為 上 班 族 問 卷 第 一 部 分 是 調 查 關 於 使 用 說 明 書 進 行 組 裝 傢 俱 部 分 的 問 題, 當 中 受 測 的 30 人 皆 有 過 自 行 組 裝 DIY 傢 俱 的 經 驗, 至 於 是 從 何 種 通 路 購 買 DIY 傢 俱, 在 30 位 問 卷 受 測 者 當 中, 表 示 曾 在 IKEA 購 買 傢 俱 者 為 28 人 生 活 工 場 購 買 者 11 人 B&Q 購 買 者 為 19 人 HOLA 購 買 者 為 8 人 宜 得 利 購 買 者 5 人 愛 買 購 買 者 5 人 家 樂 福 購 買 者 13 人 大 潤 發 購 買 者 10 人 COSTCO 購 買 者 5 人, 由 此 可 見 在 IKEA 購 買 DIY 傢 俱 回 家 自 行 組 32

47 裝 的 受 測 者 占 了 93% 左 右 為 大 多 數 而 在 組 裝 過 何 種 DIY 傢 俱 類 型 的 部 分, 以 組 裝 過 儲 物 櫃 類 的 比 例 為 最 高, 占 總 人 數 的 83%, 桌 類 比 例 第 二 占 77% 第 三 為 椅 類 占 60%, 因 此 本 研 究 實 驗 時 將 以 這 三 類 傢 俱 為 主 來 探 討 並 實 驗 而 購 買 後 是 否 因 為 某 些 因 素 不 想 自 行 組 裝 的 問 題 當 中, 有 13 人 表 示 是 因 為 怕 麻 煩, 占 43% 左 右, 害 怕 組 裝 過 程 出 錯 的 比 例 最 多 有 24 人, 占 了 80%, 有 一 半 的 人 則 是 認 為 自 行 組 裝 太 費 時,67% 則 是 覺 得 與 其 自 行 組 裝 不 如 委 託 賣 場 人 士 或 專 業 人 員 組 裝 較 為 放 心, 最 後 有 10% 的 人 表 示 沒 有 以 上 問 題 購 買 傢 俱 後 不 想 自 行 組 裝 原 因 調 查 圖 4.1 不 想 自 行 組 裝 原 因 問 卷 統 計 接 下 來 在 使 用 說 明 書 組 裝 傢 俱 所 遭 遇 到 的 問 題 部 分,60% 以 上 的 人 表 示 會 因 為 說 明 書 文 字 內 容 標 示 不 清 或 過 於 簡 單 導 致 組 裝 出 錯, 33

48 93% 左 右 的 人 曾 經 在 組 裝 較 複 雜 的 傢 俱 ( 例 如 螺 絲 孔 較 多 ) 且 說 明 書 圖 案 又 標 示 不 清 的 情 形 下 組 裝 出 錯,90% 以 上 的 人 曾 經 因 為 說 明 書 視 角 透 視 問 題, 導 致 不 清 楚 組 裝 步 驟,53% 左 右 的 人 有 遇 過 說 明 書 步 驟 太 多 細 節 或 標 識 模 糊 不 清 的 經 驗,77% 左 右 的 人 曾 因 說 明 書 排 版 不 良 雜 亂 無 章 而 不 清 楚 如 何 組 裝 的 經 驗, 最 後 有 30% 的 人 表 示 曾 經 傢 俱 買 來 一 打 開 發 現 說 明 書 有 髒 汙 或 破 損 導 致 無 法 閱 讀 的 情 形 說 明 書 組 裝 家 具 遭 遇 之 問 題 圖 4.2 說 明 書 問 題 探 討 問 卷 統 計 綜 合 以 上 調 查 發 現, 大 部 分 使 用 者 想 購 買 DIY 傢 俱 時, 最 多 人 考 慮 的 仍 然 是 IKEA, 而 在 問 卷 所 提 到 組 裝 過 的 傢 俱 項 目 調 查 中, 分 別 是 以 儲 物 櫃 類 桌 類 椅 類 三 樣 是 最 多 人 曾 經 組 裝 過 的 傢 俱 類 型 然 後 在 是 否 因 為 某 些 因 素 導 致 傢 俱 不 想 自 行 組 裝 的 問 題 中 顯 示, 幾 乎 大 部 分 人 都 有 選 項 所 描 述 的 考 量, 只 有 少 數 10% 的 人 表 示 沒 有 這 34

49 類 問 題, 因 此 自 行 購 買 DIY 傢 俱 回 家 的 受 測 者 大 部 分 都 有 過 因 為 某 些 因 素 不 想 自 行 組 裝 的 經 驗 最 後 在 問 卷 中 所 提 出 的 六 樣 使 用 者 自 行 組 裝 傢 俱 可 能 遇 到 的 問 題, 每 題 都 有 受 測 者 表 示 同 意 或 非 常 同 意, 其 中 尤 以 傢 俱 太 過 複 雜 說 明 書 表 示 不 清 說 明 書 透 視 視 角 因 素 導 致 組 裝 出 錯 以 及 說 明 書 排 版 雜 亂 無 章 因 此 不 清 楚 組 裝 步 驟 這 三 題 的 同 意 度 最 高 本 問 卷 顯 示 出 受 測 者 大 多 對 於 使 用 紙 本 說 明 書 組 裝 DIY 傢 俱 仍 有 某 些 程 度 的 問 題, 原 因 包 括 傢 俱 本 身 太 複 雜 說 明 書 表 達 不 清 楚 或 時 其 他 使 用 者 本 身 因 素 等 等, 甚 至 可 能 因 此 多 花 費 時 間 與 成 本 委 託 別 人 組 裝 或 尋 求 協 助 ; 因 此 大 部 分 使 用 者 在 進 行 DIY 傢 俱 組 裝 行 為 時 可 能 仍 需 要 更 多 的 資 訊 來 幫 忙 或 是 讓 使 用 者 能 更 正 確 的 更 省 時 的 說 明 書 型 態 此 問 卷 調 查 將 作 為 本 研 究 日 後 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 設 計 參 考 依 據 方 向 與 未 來 研 究 方 向 4.2 AR 傢 俱 組 裝 系 統 使 用 者 介 面 原 型 製 作 本 節 是 參 考 先 前 行 動 裝 置 使 用 者 介 面 的 設 計 原 則, 並 搭 配 兩 種 不 同 型 態 之 擴 增 實 境 表 現 方 式 設 計 出 兩 種 型 態 的 介 面, 兩 者 再 透 過 可 將 個 人 電 腦 與 智 慧 行 動 裝 置 畫 面 同 步 之 app 連 結 起 來, 讓 使 用 者 透 過 此 種 型 式 組 裝 一 張 簡 單 的 小 椅 凳, 模 擬 使 用 ipad 進 行 傢 俱 組 裝 的 行 為 兩 種 型 態 的 擴 增 實 境 傢 俱 組 裝 分 別 為 : 35

50 1. 互 動 形 態 的 前 測 系 統 : 將 marker 黏 貼 在 傢 俱 零 件 上 面, 讓 使 用 者 一 邊 組 裝 一 邊 拿 下 一 步 零 件 讀 取 擴 增 實 境 動 畫 以 得 到 資 訊, 隨 著 組 裝 步 驟 一 步 步 觀 賞 擴 增 實 境 動 畫 來 完 成 組 裝 作 業, 組 裝 過 程 中 輔 以 重 點 提 示 提 醒 使 用 者 零 件 哪 邊 該 注 意 ; 此 種 型 態 特 色 為 擴 增 實 境 與 傢 俱 零 件 之 間 的 互 動 性 佳, 使 用 者 比 較 有 身 歷 其 境 的 感 受, 缺 點 是 隨 步 驟 讀 取 marker 較 麻 煩 2. 動 畫 形 態 的 前 測 系 統 :markerk 則 是 貼 在 傢 俱 外 包 裝 上, 其 擴 增 實 境 的 形 式 是 所 有 零 件 步 驟 一 次 組 裝 到 底, 一 次 性 獲 得 所 有 傢 俱 組 裝 之 資 訊, 使 用 者 無 須 隨 著 零 件 一 步 一 步 讀 取 零 件 上 的 marker; 此 種 型 態 特 色 為 使 用 者 對 於 組 裝 步 驟 一 目 了 然, 缺 點 是 關 於 組 裝 之 細 節 與 該 注 意 的 地 方 無 法 提 示 給 使 用 者 圖 4.3 前 測 系 統 畫 面 - 互 動 型 態 圖 4.4 前 測 系 統 畫 面 - 動 畫 型 態 36

51 實 驗 過 程 是 讓 使 用 者 組 裝 IKEA 的 一 款 兒 童 用 小 椅 凳 MAMMUT, 搭 配 兩 種 型 態 的 AR 傢 俱 組 裝 系 統 讓 使 用 者 進 行 組 裝 實 驗, 並 在 結 束 後 給 使 用 者 填 寫 問 卷, 透 過 問 題 評 比 出 使 用 者 比 較 喜 歡 哪 種 型 態 的 擴 增 實 境 應 用 在 傢 俱 組 裝 上 AR 傢 俱 組 裝 系 統 在 程 式 編 寫 方 面 是 使 用 Visual C 搭 配 ARToolKit 官 方 所 釋 出 的 開 發 懶 人 包 來 進 行 開 發, 作 業 系 統 是 使 用 Windows 7 一 開 始 在 Visual C++ 建 置 好 程 式 主 要 架 構 後, 再 將 ARToolKit 的 相 關 檔 案 與 程 式 庫 置 入 到 Visual C++ 程 式 內, 讓 ARToolKit 的 系 統 內 容 可 以 在 Visual C++ 的 程 式 下 執 行 而 系 統 內 的 擴 增 實 境 3D 傢 俱 模 型 是 以 3ds max2010 建 出 的 實 驗 使 用 一 款 app 叫 做 Splashtop Remote Desktop HD, 讓 使 用 者 可 以 在 ipad 上 進 行 系 統 模 擬, 來 達 到 擴 增 實 境 組 裝 傢 俱 的 效 果 圖 4.5 MAMMUT 兒 童 椅 圖 4.6 前 測 實 驗 畫 面 37

52 4.3 原 型 實 驗 計 測 與 分 析 本 實 驗 受 測 者 大 部 分 皆 為 設 計 或 資 訊 產 業 相 關 專 業 領 域 人 才, 調 查 後 發 現 在 30 人 當 中 高 達 28 人 曾 經 聽 過 看 過 或 使 用 過 擴 增 實 境, 比 例 超 過 9 成 ; 由 於 現 在 有 越 來 越 多 管 道 在 展 示 擴 增 實 境 的 技 術, 無 論 是 在 教 學 網 頁 或 是 娛 樂 相 關 的 比 例 皆 快 速 增 加, 多 位 受 測 者 表 示 常 在 展 覽 廣 告 遊 戲 中 接 觸 過 擴 增 實 境, 因 此 擴 增 實 境 已 經 有 越 來 越 普 及 並 受 到 大 眾 接 受 的 趨 勢 在 問 卷 受 測 者 年 齡 方 面 20~25 歲 有 20 人,26~30 歲 有 8 人,40 歲 以 上 有 2 人, 所 以 受 測 者 大 部 分 聚 集 在 20~30 歲 左 右, 是 最 容 易 接 受 新 資 訊 的 年 紀 本 實 驗 目 的 是 為 了 測 試 並 分 析 兩 款 原 型 系 統 介 面 的 優 缺 點, 並 確 立 本 研 究 日 後 的 設 計 方 向 實 驗 一 共 尋 找 了 30 位 受 測 者 來 進 行 任 務, 分 別 是 透 過 兩 款 不 同 的 原 型 介 面 提 供 使 用 者 相 關 的 資 訊 進 行 傢 俱 組 裝 ; 實 驗 結 束 後 透 過 問 卷 調 查 使 用 者 對 於 哪 款 介 面 應 用 於 傢 俱 組 裝 的 喜 好 程 度, 以 及 受 測 者 認 為 系 統 是 否 融 入 真 實 場 景 互 動 性 資 訊 細 節 與 資 訊 量 組 裝 正 確 度 對 使 用 者 的 幫 助 程 度 等 等, 來 選 擇 兩 款 介 面 哪 款 比 較 適 合 根 據 實 驗 結 束 後 的 受 測 者 意 見 調 查 顯 示, 大 部 分 的 人 對 互 動 型 態 感 覺 較 新 穎 細 節 呈 現 較 清 楚 以 及 邏 輯 方 式 較 符 合 一 般 的 傢 俱 組 裝 等 等 ; 對 於 動 畫 型 態 則 是 認 為 使 用 者 只 要 想 辦 法 固 定 智 慧 行 動 裝 38

53 置 就 可 以 同 時 觀 看 組 裝 教 學 同 時 組 裝, 情 境 較 符 合 現 在 使 用 傳 統 說 明 書 比 較 習 慣 關 於 缺 點 的 部 分, 大 部 分 人 認 為 動 畫 型 態 缺 乏 與 使 用 者 間 的 互 動 性, 其 呈 現 方 式 應 用 在 更 複 雜 的 傢 俱 上 就 會 讓 使 用 者 失 去 組 裝 效 率 ; 互 動 型 態 則 是 一 步 步 的 看 擴 增 實 境 會 讓 組 裝 步 驟 變 多, 還 有 傢 俱 零 件 跟 擴 增 實 境 的 動 畫 呈 現 容 易 互 相 檔 到 等 問 題 下 方 表 格 為 受 測 者 問 卷 訪 談 調 查 結 果 與 建 議 : 表 4.1 前 測 實 驗 結 果 建 議 項 目 互 動 型 態 動 畫 型 態 優 點 1. 一 步 步 組 裝 教 學 簡 單 明 瞭 2. 細 節 部 分 呈 現 非 常 清 楚 3. 零 件 越 多 越 能 表 現 優 點 4. 介 面 較 有 人 性 化, 操 作 性 佳 自 由 度 高 新 穎 1. 雖 然 細 節 較 多, 卻 呈 現 不 太 出 來 2. 用 在 簡 單 的 傢 俱 效 果 不 錯 3. 使 用 者 可 以 同 時 觀 看 教 學 並 組 裝 缺 點 1. 一 步 步 看 影 片 會 讓 組 裝 步 驟 太 多 2. 標 記 容 易 被 傢 俱 擋 住 3. 辨 識 成 功 率 再 提 高 一 點 1. 動 畫 內 容 不 夠 充 實, 組 裝 細 節 表 達 不 出 來 2. 互 動 性 不 夠 3. 不 適 合 太 過 複 雜 的 傢 俱 建 議 1. 若 有 語 音 文 字 及 動 畫 輔 助 更 棒 2. 若 能 針 對 組 裝 步 驟 做 排 序 或 編 碼 更 棒 1. 可 以 設 定 讓 使 用 者 自 行 暫 停 播 放 2. 除 了 制 式 的 播 放 動 畫, 讓 使 用 者 能 有 多 點 操 作 至 於 在 比 較 兩 介 面 的 問 題 部 分, 將 實 驗 數 據 得 出 後 的 資 料 使 用 卡 方 檢 定 來 判 斷 各 個 問 題 選 擇 互 動 型 態 與 選 擇 動 畫 型 態 是 否 有 顯 著 性 的 差 異 ; 問 卷 內 容 顯 示 30 位 受 測 者 中 28 位 表 示 曾 經 接 觸 過 擴 增 實 境, 只 有 兩 位 表 示 有 興 趣 但 沒 接 觸 過, 而 若 是 未 來 將 擴 增 實 境 應 39

54 用 到 傢 俱 組 裝 說 明 書 上 的 使 用 意 願 程 度, 則 是 30 人 皆 表 示 非 常 有 興 趣 與 意 願 至 於 其 他 關 於 互 動 型 態 動 畫 型 態 各 部 分 問 題 之 評 比, 大 部 分 受 測 者 皆 認 為 互 動 型 態 型 態 比 較 適 合, 下 表 為 前 測 實 驗 中 各 個 題 目 的 統 計 次 數 分 配 表 : 表 4.2 前 測 統 計 次 數 分 配 表 互 動 型 態 動 畫 型 態 觀 察 個 數 期 望 個 數 殘 差 觀 察 個 數 期 望 個 數 殘 差 是 否 接 觸 過 AR 哪 款 較 融 入 場 景 哪 款 互 動 性 較 佳 哪 款 資 訊 量 與 細 節 呈 現 較 充 足 參 考 哪 款 不 易 出 錯 哪 款 幫 助 較 大 較 喜 歡 哪 款 在 顯 著 性 方 面, 無 論 是 場 景 融 入 程 度 與 使 用 者 的 互 動 性 傢 俱 組 裝 的 出 錯 率 對 使 用 者 幫 助 程 度 以 及 使 用 者 喜 歡 程 度 等, 互 動 型 態 皆 與 動 畫 型 態 有 顯 著 性 的 差 異, 除 了 呈 現 資 訊 量 除 外, 部 分 受 測 者 認 為 動 畫 型 態 可 一 次 觀 察 到 傢 俱 整 體 因 此 在 資 訊 的 提 供 比 較 有 用 也 比 較 充 足, 因 此 與 動 畫 型 態 無 顯 著 性 差 異 下 表 為 此 實 驗 問 卷 問 題 之 檢 定 統 計 量 : 40

55 量 測 問 題 表 4.3 前 測 問 卷 統 計 結 果 卡 方 自 由 度 漸 進 顯 著 性 是 否 看 過 用 過 操 作 過 AR a 1 *0.000 哪 款 介 面 較 融 入 場 景 a 1 *0.001 哪 款 介 面 互 動 性 較 佳 a 1 *0.000 哪 款 介 面 提 供 的 資 訊 量 與 細 節 較 充 足 a 參 考 哪 款 介 面 組 裝 較 不 易 出 錯 a 1 *0.000 哪 款 介 面 對 使 用 者 組 裝 幫 助 較 大 a 1 *0.000 比 較 喜 歡 哪 款 介 面 a 1 *0.028 a. 0 個 格 (.0%) 的 期 望 次 數 少 於 5 最 小 的 期 望 格 次 數 為 前 期 系 統 測 試 與 分 析 小 結 實 驗 結 果 顯 示, 動 畫 型 態 雖 然 可 以 讓 使 用 者 一 邊 觀 看 動 畫 一 邊 組 裝, 但 互 動 性 不 夠 以 及 無 法 呈 現 步 驟 太 複 雜 的 傢 俱, 所 以 並 不 適 用 於 本 研 究 之 系 統 ; 反 觀 互 動 型 態, 大 多 數 的 受 測 者 認 為 此 型 態 擴 增 實 境 操 作 自 由 度 高 細 節 部 分 呈 現 較 清 楚, 所 以 較 適 合 應 用 在 傢 俱 組 裝 ; 另 外 受 測 者 也 提 出 如 果 能 在 擴 增 實 境 的 動 畫 之 外 提 供 其 他 資 訊, 如 : 動 畫 效 果 聲 音 回 饋 文 字 說 明 等, 對 於 使 用 者 組 裝 傢 俱 將 會 有 更 大 的 幫 助 下 方 為 AR 傢 俱 組 裝 系 統 介 面 設 計 建 議 : 1. 除 了 擴 增 實 境 以 外, 能 提 供 其 他 資 訊 來 輔 助 傢 俱 組 裝, 如 : 動 畫 語 音 組 裝 位 置 提 示 等 2. 為 了 提 高 辨 識 成 功 率, 實 驗 地 點 的 場 景 不 能 太 過 複 雜 3. 必 須 讓 使 用 者 清 楚 目 前 在 哪 個 組 裝 步 驟, 避 免 混 亂 4. 擴 增 實 境 攝 影 畫 面 必 須 佔 畫 面 70% 以 上, 才 不 會 影 響 使 用 者 觀 看 擴 增 實 境 的 資 訊 41

56 五 系 統 建 構 與 實 驗 設 計 根 據 前 測 分 析 結 果 以 及 選 定 的 系 統 架 構 原 型, 將 擴 增 實 境 運 用 到 AR 傢 俱 組 裝 系 統 設 計 及 規 劃 實 驗 流 程, 並 選 定 三 種 不 同 種 類 的 傢 俱 來 進 行 實 驗 本 實 驗 主 要 目 的 是 探 討 受 測 者 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 及 使 用 傳 統 紙 本 說 明 書 進 行 傢 俱 組 裝, 兩 者 間 是 否 有 時 間 以 及 感 受 度 上 的 差 異 一 開 始 先 介 紹 建 構 AR 傢 俱 組 裝 系 統 所 需 的 環 境 軟 體 硬 體 使 用 傢 俱 等 ; 接 著 再 分 別 說 明 三 樣 傢 俱 在 系 統 中 的 個 別 組 裝 內 容 及 互 動 模 式 ; 而 本 章 節 最 後 將 會 探 討 實 驗 設 計 的 部 分, 包 括 了 實 驗 任 務 規 畫 受 測 者 資 訊 量 測 與 分 析 方 法 5.1 系 統 環 境 擴 增 實 境 發 展 至 今 已 經 越 來 越 完 善 及 普 及 化, 由 於 目 前 國 內 外 越 來 越 多 公 司 像 是 ARToolworks 及 Total Immersion 等 開 始 發 展 其 函 式 庫, 其 中 有 些 部 分 也 提 供 給 企 業 外 的 一 般 使 用 者 自 行 進 行 開 發, 所 以 現 在 要 在 各 種 情 境 與 目 的 中 實 現 擴 增 實 境 已 經 越 來 越 容 易, 例 如 上 述 所 提 到 可 提 供 給 使 用 者 自 行 開 發 的 免 費 函 式 庫 ARToolKit ARToolKitPlus SREngine metaio Junaio NyARToolKit 等, 或 是 其 他 已 經 商 業 化 的 版 權 軟 體 ARToolKitPro D Fusion Unifeye Mobile SDK 等, 其 中 由 ARToolworks 公 司 所 擁 有 的 ARToolKit 是 目 前 最 為 普 及 且 開 放 原 始 碼 給 一 般 使 用 者 的 擴 增 實 境 函 式 庫, 由 於 發 展 已 有 42

57 一 段 時 間, 因 此 網 路 上 有 許 多 相 關 文 獻 資 料 及 應 用 範 例, 可 讓 使 用 者 自 行 開 發 撰 寫 自 訂 功 能 的 彈 性 也 較 大, 雖 然 本 研 究 希 望 將 AR 傢 俱 組 裝 系 統 透 過 智 慧 型 動 裝 置 表 達 出 來, 但 是 考 量 到 目 前 台 灣 有 代 理 ARToolKit for ios 之 公 司 非 常 少 數, 且 要 取 得 其 函 示 庫 所 費 不 貲, 網 路 上 也 沒 有 開 放 其 函 示 庫 或 相 關 程 式, 所 以 本 研 究 最 後 決 定 採 用 ARToolKit 為 AR 傢 俱 組 裝 系 統 擴 增 實 境 開 發 平 台, 並 搭 配 線 上 app 商 店 所 推 出 可 透 過 智 慧 型 動 裝 置 操 縱 電 腦 螢 幕 的 應 用 程 式 Splashtop Remote Desktop HD 來 操 縱 電 腦 裡 的 擴 增 實 境 應 用 程 式, 透 過 此 種 模 擬 app 的 方 式 即 可 讓 使 用 者 同 樣 得 到 使 用 智 慧 型 動 裝 置 來 操 作 擴 增 實 境 的 感 受 實 驗 軟 體 AR 傢 俱 組 裝 系 統 開 發 是 在 Windows 7 作 業 環 境 下 執 行 擴 增 實 境 的 部 分 則 是 以 ARToolKit 來 開 發, 再 透 過 微 軟 所 開 發 之 程 式 撰 寫 平 台 Visual C , 將 擴 增 實 境 與 其 他 系 統 內 容 部 分 的 進 行 整 合 ; 至 於 可 以 讓 智 慧 行 動 裝 置 操 縱 電 腦 螢 幕 的 應 用 程 式 則 是 由 Splashtop 公 司 所 開 發 的 Splashtop Remote Desktop HD 下 方 將 詳 列 系 統 建 立 所 使 用 的 軟 體 : 1. Windows 7 Tablet:AR 傢 俱 組 裝 系 統 開 發 用 電 腦 的 作 業 系 統 43

58 2. ARToolKit: 由 ARToolworks 公 司 所 擁 有 的 開 放 式 免 費 擴 增 實 境 開 發 函 式 庫, 由 日 本 的 奈 良 先 端 科 學 技 術 大 學 信 息 科 學 系 教 授 加 藤 博 一 (Hirokazu Kato,1999) 與 美 國 華 盛 頓 大 學 人 機 介 面 實 驗 室 HITLab (University of Washington, Human Interface Technology Laboratory,1999) 等 人 所 開 發 出 來 的 一 套 軟 體 函 式 庫, 可 讓 使 用 者 透 過 簡 單 修 改 其 函 式 來 建 立 一 個 擴 增 實 境 的 應 用 程 式 主 要 是 利 用 實 體 marker 讓 電 腦 定 位 後, 在 其 座 標 產 生 虛 擬 的 物 件 再 疊 加 到 現 實 環 境 中, 達 到 擴 增 實 境 的 效 果 3. Microsoft Visual C Express Edition: 由 微 軟 公 司 所 提 供 的 Visual C++ 程 式 語 言 撰 寫 軟 體, 適 合 用 來 進 行 各 式 各 樣 的 應 用 程 式 開 發, 網 路 上 有 非 常 多 的 應 用 案 例 與 教 學 AR 傢 俱 組 裝 系 統 是 使 用 Visual C 來 進 行 擴 增 實 境 的 程 式 修 改 編 譯, 以 及 與 其 他 系 統 內 容 部 分 做 整 合 4. Autodesk 3ds Max 2010 : 本 研 究 之 擴 增 實 境 模 型 的 主 要 蓋 模 軟 體, 由 於 ARToolKit 的 函 示 庫 比 較 能 接 受 Autodesk 3ds Max 及 Autodesk Maya 所 蓋 之 3D 模 型, 使 用 其 他 蓋 模 軟 體 所 蓋 之 模 型 放 到 ARToolKit 之 函 式 庫 容 易 產 生 模 型 破 面 的 問 題, 因 此 本 系 統 是 直 接 採 用 Autodesk 3ds Max 2010 進 行 3D 蓋 模, 再 將 模 型 轉 成 VRML 格 式 丟 到 ARToolKit 函 示 庫 以 執 行 擴 增 實 境 44

59 5. Adobe Illustrator CS5: 用 來 設 計 AR 傢 俱 組 裝 系 統 主 畫 面 及 其 他 系 統 介 面 規 劃 主 要 工 具 6. Adobe Photoshop CS5: 用 來 修 改 本 研 究 擴 增 實 境 模 型 材 質 貼 圖 與 介 面 設 計 修 改 的 主 要 工 具 7. Adobe Flash Professional CS5: 用 來 建 置 系 統 內 容 中 提 醒 使 用 者 組 裝 步 驟 的 flash 動 畫 實 驗 硬 體 1. ipad&iphone4: 本 實 驗 使 用 ipad 及 iphone4 讓 使 用 者 模 擬 智 慧 行 動 裝 置 ipad 使 用 的 是 一 代 的 3G 版 本, 規 格 為 Apple A4 處 理 器 (1GHz) 16GB 快 閃 記 憶 體 以 及 9.7 吋 的 IPS 顯 示 器 ;iphone4 是 使 用 32GB 快 閃 記 憶 體 的 3G 版 本, 同 樣 配 備 Apple A4 處 理 器 (1GHz) 3.5 吋 LCD 螢 幕 及 內 建 500 萬 畫 素 之 相 機 圖 5.1 本 實 驗 智 慧 行 動 裝 置 2. HP Dv4-5006TX:AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 執 行 平 台 是 使 用 惠 普 新 型 筆 記 型 電 腦, 使 用 Intel core-i3 2350M 處 理 器 (2.3GHz) 4GB 記 憶 體 搭 配 內 建 750GB 硬 碟 空 間 顯 示 卡 為 NVIDIA GeForce GT 45

60 630M, 螢 幕 為 14 吋 並 內 建 1280 x 800 HP TrueVision HD 高 畫 質 攝 影 鏡 頭 擴 增 實 境 系 統 內 容 與 傢 俱 模 型 製 作 本 章 節 將 簡 單 說 明 AR 傢 俱 組 裝 系 統 所 使 用 之 3D 模 型 與 介 面 的 製 作 步 驟 與 細 節, 包 含 草 模 建 置 材 質 貼 圖 模 型 轉 檔 以 及 最 後 擴 增 實 境 顯 示 的 最 後 成 果 1. AR 傢 俱 組 裝 系 統 利 用 Autodesk 3ds Max 2010 來 製 作 3D 模 型 在 蓋 模 時 盡 量 以 一 體 成 型 的 減 法 來 蓋 模, 可 讓 模 型 保 持 在 面 數 較 低 的 情 形, 避 免 系 統 效 能 過 慢 圖 5.2 低 面 數 3D 草 模 2. 使 用 Adobe Photoshop CS5 來 進 行 貼 圖 繪 製, 轉 存 為 GIF 檔 (AR 傢 俱 組 裝 系 統 是 使 用 ARToolKit 函 式 庫 之 中 的 一 支 案 例 程 式 simplevrml 來 進 行 修 改, 所 以 貼 圖 只 能 是 GIF 檔 否 則 無 法 成 功 ) 46

61 圖 5.3 貼 圖 製 作 與 模 型 貼 圖 3. 在 模 型 的 建 置 與 貼 圖 均 完 成 後, 由 於 simplevrml 使 用 的 是 一 種 以 文 字 來 描 述 三 維 模 型 的 編 碼 格 式, 因 此 必 須 將 模 型 匯 出 成 VRML 檔 才 能 讓 simplevrml 的 函 式 庫 呼 叫 ; 會 出 的 過 程 中 需 注 意 將 上 步 驟 模 型 貼 圖 之 路 徑 也 一 併 告 知, 如 此 在 擴 增 實 境 的 系 統 當 中 才 會 顯 示 具 有 材 質 貼 圖 之 3D 模 型 圖 5.4 模 型 轉 存 成 VRML 檔 4. 模 型 匯 出 後 再 到 simplevrml 的 資 料 夾 函 式 庫 內, 用 記 事 本 開 啟 一 個 object_data_vrml 檔, 此 檔 可 讓 使 用 者 自 行 修 改 內 部 的 函 式, 告 知 simplevrml 可 讀 取 的 marker 數 量 模 型 的 存 放 位 置 模 型 大 小 及 資 訊 等 等 47

62 圖 5.5 範 例 simplevrml 之 函 示 庫 5. 直 接 執 行 simplevrml.exe 檔, 等 系 統 編 譯 完 並 開 啟 webcam 後 即 可 看 到 剛 剛 所 儲 存 之 含 有 貼 圖 的 傢 俱 模 型 圖 5.6 擴 增 實 境 測 試 之 畫 面 5.2 擴 增 實 境 應 用 於 傢 俱 組 裝 之 系 統 實 驗 系 統 架 構 與 流 程 本 實 驗 受 測 者 一 共 18 位, 分 為 三 位 一 組 分 別 組 裝 三 種 傢 俱, 每 位 受 測 者 必 須 進 行 組 裝 傢 俱 的 實 驗 兩 次, 一 次 是 使 用 說 明 書 組 裝 一 48

63 次 是 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 進 行 組 裝, 兩 次 組 裝 的 傢 俱 都 必 須 不 同, 受 測 者 先 使 用 說 明 書 還 是 先 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 順 序 也 不 同, 藉 此 排 除 受 測 者 對 組 裝 步 驟 可 能 存 有 記 憶 性 的 疑 慮, 其 分 配 模 式 如 圖 5.7 所 示, 每 位 受 測 者 將 如 箭 頭 所 示 方 向 分 別 組 裝 兩 種 傢 俱, 一 次 使 用 紙 本 說 明 書 一 次 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 圖 5.7 受 測 者 與 實 驗 傢 俱 配 對 模 式 圖 5.8 為 本 實 驗 受 測 者 流 程 進 行 示 意 圖, 受 測 者 一 開 始 使 用 紙 本 說 明 書 進 行 傢 俱 組 裝, 結 束 後 先 填 寫 第 一 份 感 受 問 卷 ; 接 著 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 進 行 另 一 傢 俱 的 組 裝, 並 在 結 束 後 填 寫 另 一 份 同 樣 內 容 的 組 裝 感 受 問 卷, 透 過 兩 份 一 樣 內 容 的 組 裝 感 受 問 卷 比 較 出 受 測 者 對 何 種 傢 俱 組 裝 方 法 較 喜 愛, 以 及 歸 納 出 受 測 者 對 本 系 統 的 感 受 與 建 議 49

64 圖 5.8 紙 本 說 明 書 實 驗 流 程 圖 圖 5.9 系 統 進 行 實 驗 流 程 圖 50

65 5.2.2 系 統 介 面 本 章 節 將 開 始 介 紹 AR 傢 俱 組 裝 系 統 畫 面 操 作 流 程 與 細 節, 由 於 本 實 驗 分 成 簡 單 中 等 困 難 三 種 等 級 的 傢 俱 讓 使 用 者 進 行 組 裝, 因 此 除 了 在 傢 俱 本 身 的 組 裝 步 驟 流 程 不 同 之 外, 其 餘 任 務 流 程 與 介 面 內 容 皆 無 差 異 ; 一 開 始 讀 取 組 裝 傢 俱 後 就 照 著 系 統 指 示 即 可, 圖 5.10 將 針 對 系 統 內 容 與 畫 面 階 層 做 詳 細 介 紹 圖 5.10 使 用 者 介 面 進 行 流 程 51

66 5.2.3 傢 俱 擴 增 實 境 模 型 配 對 貼 紙 marker 設 計 零 件 的 marker 都 以 適 合 的 大 小 貼 在 傢 俱 的 組 裝 零 件 上 以 進 行 組 裝, 因 此 將 marker 以 大 圖 輸 出 成 附 背 膠 的 貼 紙 並 貼 在 傢 俱 零 件 上 以 供 受 測 者 進 行 組 裝 任 務, 當 組 裝 結 束 後 受 測 者 把 這 些 marker 撕 下 即 可 圖 5.11 為 每 樣 傢 俱 組 裝 步 驟 所 對 應 的 marker, 左 邊 為 該 傢 俱 中 間 部 分 代 表 擴 增 實 境 各 步 驟 之 3D 模 型, 最 右 邊 的 marker 代 表 貼 在 該 傢 俱 上 面 的 擴 增 實 境 標 記 ;marker 均 是 由 一 個 英 文 字 母 及 數 字 組 成, 英 文 字 母 代 表 該 傢 俱 名 稱 而 數 字 代 表 為 第 幾 個 步 驟 表 5.1 傢 俱 步 驟 模 型 與 marker 配 對 表 傢 俱 零 件 模 型 marker Dave-step1 Dave-step2 Dave-step3 Dave-step4 52

67 Ingolf-step1 Ingolf-step2 Ingolf-step3 Laiva-step1 Laiva-step2 Laiva-step3 Laiva-step4 53

68 5.3 實 驗 設 計 本 章 節 將 詳 細 描 述 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 進 行 實 驗 的 細 節 以 及 詳 細 資 料 實 驗 受 測 者 本 實 驗 受 測 者 為 容 易 接 受 新 科 技 的 歲 人 士 一 共 18 位, 實 驗 開 始 前 會 先 調 查 過 受 測 者 是 否 有 過 自 行 組 裝 傢 俱 的 經 驗, 以 及 是 否 有 看 過 聽 過 擴 增 實 境 的 經 驗 ; 實 驗 開 始 後 會 將 受 測 者 分 成 六 個 組 別 進 行 實 驗, 每 一 組 三 人 分 別 組 裝 實 驗 限 定 的 桌 椅 櫃 三 樣 傢 俱, 每 位 受 測 者 都 須 進 行 兩 次 組 裝, 一 次 使 用 紙 本 說 明 書 一 次 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 ; 每 組 三 人 都 是 組 裝 一 樣 的 傢 俱, 在 受 測 者 沒 有 熟 悉 度 的 前 提 下 得 到 每 樣 傢 俱 各 12 筆 資 料, 一 半 說 明 書 一 半 系 統, 因 此 各 組 組 裝 順 序 及 傢 俱 種 類 是 固 定 的 下 表 為 受 測 者 基 本 資 料 表 5.2 各 組 受 測 者 分 布 項 目 Dave 筆 電 桌 Ingolf 小 椅 凳 Laiva 層 架 男 女 分 佈 2 男 4 女 4 男 2 女 6 男 是 否 自 行 組 裝 過 傢 俱 6 位 皆 是 6 位 皆 是 6 位 皆 是 是 否 使 用 過 或 是 聽 過 擴 增 實 境 使 用 過 :3 位 看 過 聽 過 :2 位 皆 無 :1 位 使 用 過 :3 看 過 聽 過 2: 皆 無 :1 使 用 過 :2 看 過 聽 過 :4 皆 無 : 實 驗 步 驟 1. 本 實 驗 流 程 第 一 階 段 是 讓 受 測 者 使 用 紙 本 說 明 書 進 行 第 一 次 的 傢 俱 組 裝 一 開 始 先 向 受 測 者 說 明 本 實 驗 流 程, 以 及 解 釋 在 兩 54

69 次 組 裝 後 分 別 需 要 填 寫 的 系 統 感 受 問 卷 ; 每 次 組 裝 將 會 以 該 傢 俱 的 組 裝 步 驟 做 區 分 在 旁 計 時, 並 請 使 用 者 依 照 說 明 書 上 的 步 驟 來 進 行 組 裝, 在 說 明 結 束 後 即 開 始 第 一 次 組 裝 任 務 2. 依 照 受 測 者 所 排 定 的 組 別 來 決 定 使 用 說 明 書 組 裝 哪 件 傢 俱, 組 裝 時 在 旁 計 時 並 觀 察 受 測 者 組 裝 流 程 是 否 有 什 麼 問 題, 發 現 問 題 馬 上 與 之 訪 談 並 在 問 卷 記 錄 下 受 測 者 的 感 想 直 到 受 測 者 組 裝 完 該 傢 俱, 會 先 請 他 移 至 旁 邊 填 寫 使 用 紙 本 說 明 書 進 行 組 裝 的 感 受 問 卷 以 及 工 作 負 荷 主 觀 評 量 表 (NASA-TLX), 說 明 書 感 受 問 卷 是 以 Likert 尺 度 五 階 量 表 來 紀 錄 (1 分 為 非 常 不 同 意,5 分 為 非 常 同 意 ), 工 作 負 荷 主 觀 評 量 (NASA-TLX) 的 部 分 也 是 以 1~5(1 分 為 非 常 低,5 分 為 非 常 高 ) 分 來 記 錄 受 測 者 圖 5.11 受 測 者 使 用 說 明 書 組 裝 畫 面 55

70 3. 第 二 階 段 將 讓 受 測 者 使 用 AR 傢 俱 組 裝 系 統 進 行 另 外 一 樣 傢 俱 的 組 裝, 開 始 前 先 大 概 向 受 測 者 說 明 本 系 統 的 注 意 事 項 及 約 略 流 程, 說 明 結 束 後 受 測 者 按 下 START 開 始 組 裝 由 於 本 系 統 有 採 取 語 音 提 示 告 知 使 用 者 如 何 操 作, 因 此 除 了 在 一 開 始 講 述 的 注 意 事 項, 在 實 驗 進 行 中 不 太 需 要 告 知 受 測 者 該 做 什 麼 組 裝 結 束 後 請 使 用 者 移 至 旁 邊 填 寫 AR 傢 俱 組 裝 系 統 的 感 受 問 卷 ( 題 目 問 向 與 使 用 說 明 書 進 行 組 裝 那 份 一 樣, 藉 以 用 來 比 較 受 測 者 比 較 喜 歡 何 種 方 法 ), 以 及 額 外 的 另 一 份 系 統 內 容 感 受 度 問 卷 內 容 感 受 度 問 卷 包 含 了 三 部 分 : 一 開 始 是 詢 問 受 測 者 關 於 本 系 統 資 訊 豐 富 度 互 動 性 功 能 性 三 部 分 的 問 題, 每 題 都 是 以 Likert 五 階 量 表 來 做 紀 錄, 第 二 部 分 是 讓 受 測 者 填 寫 5 分 的 工 作 負 荷 主 觀 評 量 表 (NASA-TLX), 最 後 一 部 分 是 讓 受 測 者 自 行 填 寫 對 於 本 系 統 有 什 麼 優 缺 點 及 相 關 建 議 圖 5.12 系 統 組 裝 示 意 圖 56