第 一 章 緒 論 第 一 章 緒 論 第 一 節 研 究 背 景 與 動 機 面 對 全 球 資 訊 科 技 與 知 識 經 濟 的 成 長 趨 勢, 政 府 將 2002 年 訂 為 數 位 元 年, 且 通 過 加 強 數 位 內 容 產 業 發 展 推 動 方 案, 以 為 推 動 兩 兆

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1 3D 物 件 移 動 殘 影 利 用 水 墨 筆 觸 表 現 之 研 究 王 文 宜 嶺 東 科 技 大 學 摘 要 在 3D 動 畫 中 利 用 各 種 繪 圖 技 術 重 現 真 實 世 界 的 場 景 稱 為 真 實 影 像 繪 製 (Photorealistic Rendering), 主 要 能 是 模 擬 真 實 物 質 的 物 理 屬 性, 然 而 這 種 重 現 真 實 世 界 的 模 擬 方 式 卻 往 往 無 法 滿 足 於 藝 術 家 的 需 求, 傳 統 藝 術 繪 製 的 效 果 是 寫 實 繪 製 所 無 法 表 達. 於 是 有 愈 來 愈 多 的 研 究 朝 向 於 模 擬 藝 術 效 果 的 非 寫 實 算 圖 本 論 文 研 究 在 創 作 遊 戲 中 如 何 把 3D 物 件 快 速 移 動 時 的 殘 影 要 傳 達 的 意 念 利 用 水 墨 筆 觸 方 法 利 用 3D 物 件 即 時 描 繪 表 現 關 鍵 字 : 水 墨 筆 觸, 非 寫 實 算 圖, 殘 影 1

2 第 一 章 緒 論 第 一 章 緒 論 第 一 節 研 究 背 景 與 動 機 面 對 全 球 資 訊 科 技 與 知 識 經 濟 的 成 長 趨 勢, 政 府 將 2002 年 訂 為 數 位 元 年, 且 通 過 加 強 數 位 內 容 產 業 發 展 推 動 方 案, 以 為 推 動 兩 兆 雙 星 產 業, 數 位 內 容 為 雙 星 其 中 之 一, 其 中 數 位 遊 戲 即 為 數 位 內 容 產 業 八 大 領 域 中 其 中 一 項 2007 上 半 年 數 位 內 容 產 值 為 1,713 億 元 新 台 幣, 主 要 產 值 成 長 的 產 業 為 數 位 遊 戲,( 數 位 內 容 產 業 年 鑑,2007) 3D 數 位 遊 戲 是 以 CPU 與 3D 繪 圖 晶 片 (GPU) 的 運 算 能 力 為 基 礎,3D 即 時 描 繪 引 擎 能 將 設 計 師 所 塑 造 的 模 型 場 景 貼 圖 特 效 音 效 等 等, 配 合 遊 戲 劇 本 所 設 計 的 互 動 性, 以 即 時 描 繪 的 方 式, 在 玩 家 的 眼 前 呈 現 在 3D 動 畫 中 利 用 各 種 繪 圖 技 術 重 現 真 實 世 界 的 場 景 稱 為 真 實 影 像 繪 製 (Photorealistic Rendering), 主 要 能 是 模 擬 真 實 物 質 的 物 理 屬 性, 也 就 是 物 體 的 形 狀 光 學 性 質 表 面 的 材 質 和 質 感 以 及 物 體 間 的 相 對 關 係, 然 而 這 種 重 現 真 實 世 界 的 模 擬 方 式 卻 往 往 無 法 滿 足 於 藝 術 家 的 需 求, 傳 統 藝 術 繪 製 的 效 果 是 寫 實 繪 製 所 無 法 表 達. 於 是 有 愈 來 愈 多 的 研 究 朝 向 於 模 擬 藝 術 效 果 的 非 寫 實 算 圖 (Non-Photorealistic Rendering,NPR) 由 於 非 寫 實 性 藝 術 繪 製 的 範 圍 領 域 廣 大, 從 西 方 的 各 式 畫 派 到 屬 於 中 國 的 水 墨 畫 法, 均 提 供 了 類 似 研 究 的 可 行 性 ( 王 志 銘 胡 宇 辰 鄂 建 安,2003) 本 論 文 研 究 在 創 作 遊 戲 中 如 何 把 3D 物 件 快 速 移 動 時 的 殘 影 要 傳 達 的 意 念 利 用 水 墨 筆 觸 方 法 利 用 3D 物 件 即 時 描 繪 表 現 研 究 對 象 則 著 重 於 水 墨 筆 觸 方 法 在 3D 物 件 快 速 移 動 中 的 表 現, 並 嘗 試 藉 由 歸 納 分 析 現 有 的 水 墨 筆 觸 表 現, 整 理 建 構 出 適 合 使 用 於 快 速 移 動 造 成 的 殘 影 表 現 方 式 第 二 節 研 究 目 的 基 於 上 述 背 景 分 析 得 知, 本 研 究 為 非 寫 實 水 墨 筆 觸 方 法 與 3D 物 件 快 速 移 動 時 的 殘 影 的 表 現, 藉 由 這 研 究 希 望 能 提 供 一 種 全 新 的 殘 影 表 現 方 式 本 研 究 的 主 要 目 的 如 下 : 1. 提 供 非 寫 實 3D 角 色 殘 影 依 水 墨 筆 觸 效 果 即 時 描 繪 表 現 方 法 2. 研 究 水 墨 筆 觸 應 用 於 彈 力 路 徑 之 演 算 法 流 程 2

3 第 三 節 研 究 方 法 1. 文 獻 探 討 相 關 非 寫 實 算 圖 NPR 水 墨 風 格 的 研 究 2. 研 究 如 何 在 三 維 世 界 中 表 現 水 墨 的 痕 跡 3. 研 究 水 墨 筆 觸 如 何 套 用 在 特 徵 線 路 徑 中 4. 未 來 展 望 與 建 議 第 二 章 文 獻 探 討 第 一 節 非 寫 實 算 圖 2000 年 六 月 舉 辦 第 一 次 Non-Photorealistic Animation and Rendering 專 題 研 討 會,NPR(Non-Photorealistic Rendering) 議 題 在 近 年 來 視 為 一 種 新 的 電 腦 圖 學 研 究 領 域 在 電 腦 圖 學 中 與 PR(Photorealistic rendering) 追 求 相 片 等 級 的 寫 實 算 圖 為 主 的 研 究 方 向 不 太 一 樣,NPR 研 究 的 方 向 是 往 往 是 藝 術 畫 家 透 過 媒 材 所 勾 勒 出 的 意 境 或 空 間 所 創 作 出 來 的 非 擬 真 風 格 效 果 NPR 可 分 為 二 種 形 式, 一 種 是 使 用 二 維 或 三 維 空 間 的 圖 學 資 訊, 另 一 種 則 是 使 用 者 的 互 動 或 自 動 程 度 在 一 般 二 維 的 NPR, 主 要 是 利 用 一 幅 靜 態 的 影 像 為 主, 在 利 用 演 算 法 去 將 靜 態 影 像 圖 轉 換 成 NPR 的 風 格, 在 三 維 的 NPR 則 是 使 用 三 維 模 型 為 基 礎, 利 用 在 三 維 空 間 得 到 的 資 訊 經 由 演 算 法 的 計 算 後, 轉 換 成 一 張 有 NPR 效 果 的 圖 形, 三 維 的 NPR 有 別 於 二 維 的 NPR, 三 維 的 NPR 因 為 是 基 於 在 三 維 空 間 中, 所 以 它 可 以 作 出 視 角 轉 換 的 動 態 效 果 有 許 多 的 NPR 是 研 究 平 面 的 繪 畫 筆 觸, 表 現 立 體 的 物 體, 在 NPR 的 研 究 中 時 常 會 利 用 2D 螢 幕 空 間 的 資 訊 與 3D 空 間 中 的 資 料 做 為 取 得 或 更 改 的 依 據 第 二 節 中 國 水 墨 書 概 述 所 謂 的 墨 即 為 畫 面 上 的 濃 淡 深 淺, 水 墨 畫 是 繪 畫 的 一 種 形 式, 基 本 的 水 墨 畫 只 有 水 與 墨, 即 為 黑 至 白 之 間 色 階 的 變 化, 它 被 視 為 中 國 的 傳 統 繪 畫, 發 跡 於 秦 漢 時 代, 在 唐 宋 時 代 出 現 了 許 許 多 多 的 水 墨 畫 藝 術 畫 家 中 國 的 水 墨 畫 與 西 方 水 墨 畫 不 同 之 處 即 為 西 方 的 繪 畫 注 重 光 影 變 化 與 立 體 透 視 技 巧, 傳 統 中 國 水 墨 畫 則 注 重 在 形 體 的 結 構, 利 用 墨 的 濃 淡 與 線 條 的 粗 細 表 現 其 形 體 國 畫 中 有 所 謂 的 書 畫 同 源, 即 為 作 畫 者 通 常 也 精 通 書 法, 作 完 畫 之 後 在 畫 旁 題 個 詩 詞 表 示 意 境 國 畫 是 利 用 墨 的 黑 白 乾 濕 濃 淡 來 表 現 複 雜 的 圖 畫 一 般 來 說 遠 方 凸 處 會 畫 得 淡 些, 近 處 凹 的 地 方 會 畫 的 濃 些, 國 畫 用 筆 的 方 3

4 法 可 分 為 中 鋒 側 鋒 藏 鋒 迴 鋒 露 鋒 五 種, 描 線 一 般 使 用 中 鋒 筆 法, 表 現 點 與 面 一 般 使 用 側 鋒 筆 法 第 三 節 NPR 水 墨 風 之 相 關 研 究 在 國 內 NPR 水 墨 風 格 方 面 的 相 關 研 究 中, 可 分 為 利 用 媒 介 模 擬 與 撰 寫 演 算 法 表 現 兩 方 面 在 媒 介 模 擬 部 分, 毛 筆 的 種 類 主 要 可 以 分 為 硬 亳 與 軟 亳, 因 為 彈 性 與 硬 度 都 不 同, 有 些 研 究 是 提 供 使 用 者 一 個 數 位 化 的 互 動 模 擬 系 統, 利 用 數 位 手 寫 板 得 知 使 用 者 運 筆 的 軌 跡 與 壓 力, 模 擬 毛 筆 特 性 另 外 香 港 科 技 大 學 的 虛 擬 毛 筆 系 統, 使 用 橢 圓 來 計 算 筆 尖 與 接 觸 的 面 積, 如 圖 還 利 用 了 Haptic input device 得 知 真 實 運 筆 的 模 擬 如 圖 圖 使 用 橢 圓 來 計 算 筆 尖 與 接 觸 的 面 積 圖 Haptic input device 第 四 節 特 徵 線 的 種 類 特 徵 線 大 概 可 分 為 皺 摺 線 (Creases Edge) 邊 界 線 (Boundary Edge) 及 輪 廓 線 (Silhouettes Edge) 三 種 皺 摺 線 為 存 在 三 維 物 體 表 面 上 轉 折 較 大 的 地 方, 依 二 面 法 向 量 夾 角 為 測 量 基 準 圖 皺 摺 線 (Creases Edge) 1. 邊 界 線 是 位 於 三 維 物 體 表 面 的 邊 緣 處, 也 就 是 獨 立 一 片 多 邊 形 的 邊 4

5 圖 邊 界 線 (Boundary Edge) 2. 輪 廓 線 是 表 面 法 向 量 與 View Vector 內 積 為 0 的 地 方, 為 一 連 串 的 點 集 合 輪 廓 線 是 具 有 延 伸 與 連 續 的 特 性, 不 是 獨 立 的 一 邊 圖 輪 廓 線 (Silhouettes Edge) 輪 廓 線 在 NRP 中 佔 有 很 重 要 的 地 方, 它 的 表 現 是 關 係 到 NPR 最 後 的 效 果 第 三 章 研 究 方 法 利 用 Direct3D 先 將 物 件 匯 入 至 三 維 世 界 中, 利 用 輪 廓 線 找 出 三 維 物 件 之 輪 廓 線, 並 繪 出, 使 用 HLSL(High Level Shader Language) 畫 出 三 維 物 件 之 陰 影 處, 依 輪 廓 線 演 算 法 相 同 原 理 得 知 陰 影 輪 廓 線 的 位 置, 並 設 定 路 徑 (Path) 的 起 始 點, 隨 著 物 件 移 動 計 算 出 路 徑 並 加 入 彈 力 性 質, 將 路 徑 套 用 水 墨 筆 觸 第 一 節 輪 廓 線 搜 尋 方 法 目 前 關 於 找 尋 輪 廓 線 大 致 可 以 分 為 二 種 的 研 究 方 向, 第 一 種 是 在 靜 態 點 陣 圖 像 上 找 出 輪 廓 線, 另 一 種 則 是 利 用 物 件 方 式 取 得 該 物 件 的 輪 廓 線, 因 為 陳 永 年 (2003) 於 中 國 水 墨 畫 風 格 三 維 非 相 片 寫 實 繪 圖 系 統 之 研 究 論 文 中 提 到 在 利 用 Depth map 找 出 不 連 續 的 部 分 即 為 輪 廓 線 的 所 在 處, 但 對 於 Creases Edge 的 部 分 必 需 使 用 normal map 找 出 表 面 不 連 續 的 地 方 作 為 輪 廓 線 的 所 在 處, 而 且 可 能 會 有 Aliansing 的 問 題, 而 且 也 無 法 提 供 實 質 幫 助 的 資 料, 本 論 文 探 討 的 是 在 三 維 空 間 為 基 礎 上, 因 此 在 本 論 文 是 採 用 與 陳 永 年 (2003) 論 文 中 相 同 的 方 法, 即 為 從 物 件 式 取 得 輪 廓 線 的 方 法 物 件 式 輪 廓 線 的 取 得 方 式 可 分 為 從 面 的 法 向 量 (Face Normal) 和 點 的 法 向 量 (Vertex Normal) 二 種 方 式, 於 陳 永 年 (2003) 提 到 Vertex Normal 會 有 當 每 個 頂 點 相 鄰 三 角 形 的 法 向 量 夾 角 大 於 90 度 時 或 是 三 角 形 大 小 差 異 太 大, 在 計 算 上 容 易 產 生 的 問 題, 另 一 個 問 題 則 是 容 易 會 有 輪 廓 線 消 失 的 現 象 因 此 本 研 究 以 Face Normal 方 式 來 取 得 物 件 之 輪 廓 線 5

6 第 二 節 Face Normal 找 尋 物 件 式 輪 廓 線 之 探 討 因 為 每 個 物 件 在 三 維 空 間 中 都 是 以 三 角 面 所 組 成 的, 所 以 在 三 維 世 界 中 找 尋 每 個 物 件 輪 廓 線 的 方 法 即 是 從 組 成 物 件 的 三 角 面 的 邊 去 計 算 出 來, 計 算 的 方 式 用 Face Normal 和 View Vecor 的 內 積 值 去 判 斷 為 了 節 省 時 間 在 處 理 在 重 複 的 邊, 陳 永 年 (2003) 提 出 以 建 立 Unique Edge List 的 演 算 法 來 解 決 處 理 重 複 邊 的 問 題, 這 種 演 算 法 主 要 的 邏 輯 判 斷 是 維 持 一 個 物 件 的 總 頂 點 數 的 一 維 陣 列, 在 每 個 元 素 都 會 有 一 個 Linking List,Linking 的 內 容 是 已 連 過 的 頂 點 編 號, 在 Unique Edge List 演 算 法 中 會 檢 查 頂 點 跟 頂 點 間 是 否 已 碰 過 面, 若 沒 有 才 新 增 要 檢 查 的 Edge, 並 且 在 Edge 二 邊 的 頂 點 旋 轉 一 周 搜 尋 相 同 的 三 角 形 編 號, 如 圖 3.2.2, 就 可 以 找 到 另 一 個 三 角 形 的 編 號 圖 3.2.2: 旋 轉 一 周 搜 尋 相 同 的 三 角 形 編 號 建 立 完 Unique Edge List 的 好 處 不 只 可 解 決 處 理 重 複 的 邊 的 問 題, 也 可 以 同 時 找 出 物 件 上 的 Crease 與 Boundaries edges, 可 以 省 掉 Render 時 還 要 重 覆 找 尋 Edge 的 工 作 第 三 節 可 見 輪 廓 線 之 判 定 流 程 在 陳 永 年 (2003) 論 文 中 有 提 到, 可 見 的 輪 廓 線 判 定 方 法 大 致 有 二, 第 一 種 是 採 用 ID Reference Image, 另 一 種 則 是 利 用 輪 廓 線 所 在 的 Z 深 度 緩 衝 值 (Z buffer) 會 有 不 連 續 性, 由 此 特 性 去 決 定 是 否 要 顯 示 輪 廓 線 的 作 法 在 ( 陳 永 年,2003) 論 文 中 有 提 到 ID Reference Image 實 作 的 方 法 相 較 於 Z buffer 製 作 上 較 為 簡 易, 且 Z buffer 執 行 效 能 也 優 於 ID Reference Image, 本 論 文 也 將 採 用 Z buffer 的 方 法 以 下 簡 述 使 用 Z buffer 判 定 是 否 輪 廓 線 顯 示 之 演 算 法 流 程 : 1. 先 對 物 件 Render 一 次, 取 得 Depth buffer 的 深 度 值 2. 從 Unique Edge List 依 序 取 出 Edge, 假 如 Edge 剛 好 為 Crease 或 Boundary Edges 時 直 接 判 斷 是 否 顯 示, 否 則 用 相 鄰 二 面 的 法 向 量 與 View vector 內 積 結 果 判 斷 是 否 為 輪 廓 線 3. 利 用 包 含 在 Crease Boundary Edges 輪 廓 線 的 Edge, 轉 換 成 二 維 視 窗 座 標 系 統, 得 到 起 終 點 的 深 度 值, 作 為 原 先 建 立 的 Depth buffer 深 度 值 做 比 較 6

7 4. 利 用 Bresenham(1965) 年 提 出 的 從 起 點 到 終 點 所 經 過 的 Pixel 座 標 演 算 法 存 入 是 否 顯 示 輪 廓 線 的 Linking List 裡 經 由 收 集 顯 示 輪 廓 線 的 Linking List, 利 用 ( 陳 永 年,2003) 論 文 中 提 到 的 可 見 輪 廓 線 段 串 連 演 算 法 將 顯 示 輪 廓 線 串 連 起 來 成 輪 廓 線 路 徑 得 到 路 徑 可 經 由 加 入 Cubic Spline 使 得 輪 廓 線 路 徑 曲 線 更 平 滑 第 四 節 畫 出 輪 廓 線 路 徑 參 考 Jun-Wei Yeh 在 Non-Photorealistic Rendering in Chinese Painting of Animals 論 文 中 提 出 的 利 用 圖 概 念 的 方 式 貼 上 水 墨 筆 觸 貼 圖 的 橢 圓 沿 著 筆 觸 路 徑 擺 放 圖 沿 著 前 後 控 制 點 內 插 點, 擺 放 筆 觸 第 五 節 角 色 殘 影 繪 製 演 算 流 程 物 體 陰 影 部 分 利 用 HLSL(High Level Shader Language) 的 技 術 繪 製 而 成, 取 得 物 體 暗 部 的 面, 判 斷 特 定 範 圍 內 出 現 的 路 徑 起 點 數 量, 並 確 定 路 徑 起 始 點, 將 路 徑 的 點 利 用 彈 力 演 算 法, 算 出 路 徑 的 過 程 及 終 點, 將 路 徑 轉 成 曲 線, 找 出 水 墨 筆 觸 資 料 庫 適 合 的 筆 觸 圖 套 入 路 徑 上 繪 製 角 色 陰 影 找 尋 移 動 量 大 的 陰 影 處 判 斷 特 定 範 圍 內 的 起 始 點 數 量 選 定 每 個 範 圍 內 的 起 始 點 判 斷 起 始 點 在 動 畫 的 過 程 移 動 的 量 繪 製 移 動 之 路 徑 直 線 路 徑 轉 換 成 曲 線 套 用 於 水 墨 筆 觸 7

8 第 四 章 結 論 本 研 究 整 合 相 關 NPR 的 技 術 去 表 現 出 3D 物 體 在 三 維 空 間 中 快 速 移 動 時 的 殘 影 利 用 水 墨 畫 風 的 筆 觸 去 表 現, 提 供 了 NPR 在 表 現 殘 影 時 的 另 一 種 方 法 參 考 文 獻 1. 洪 雅 玲,2007, 台 灣 數 位 內 容 產 業 專 業 人 才 培 訓 問 題 探 討 : 以 遊 戲 動 畫 產 業 為 例, 資 訊 社 會 研 究,p 王 志 銘 胡 宇 辰 鄂 建 安,2003, 非 寫 實 算 圖 於 中 國 人 物 白 描 畫 法 應 用 之 研 究,2003 應 用 媒 體 暨 動 畫 藝 術 理 論 與 實 務 研 討 會 3. 楊 書 凱,2007,Generating Plant Communities in Water-ink Landscape Paintings, 國 立 雲 林 科 技 大 學 資 訊 工 程 系 碩 士 班, 碩 士 論 文 4. 黃 程 欲,2005, 以 墨 汁 特 性 為 主 之 水 墨 擴 散 模 擬, 私 立 東 海 大 學 資 訊 工 程 與 科 學 研 究 所, 碩 士 論 文 5. 吳 宗 翰,2006, 墨 池 - 使 用 水 墨 畫 風 格 成 像 技 術, 國 立 臺 北 藝 術 大 學 科 技 藝 術 研 究 所, 碩 士 論 文 6. 陳 永 年,2003, 中 國 水 墨 畫 風 格 三 維 非 相 片 寫 實 繪 圖 系 統, 國 立 成 功 大 學 資 訊 工 程 學 系 碩 士 班, 碩 士 論 文 7. 余 冠 鳴,2005, 三 維 電 腦 遊 戲 引 擎 之 中 國 水 墨 風 格 人 物 白 描 技 法 模 擬, 國 立 交 通 大 學 電 機 資 訊 學 院 資 訊 學 程, 碩 士 論 文 8. 賴 映 華,2005, 非 擬 真 卡 通 動 作 效 果 之 合 成, 國 立 交 通 大 學 資 訊 科 學 研 究 所, 碩 士 論 文 9. 何 怡 緯,2005, 中 國 水 墨 工 筆 畫 之 花 卉 合 成, 國 立 交 通 大 學 資 訊 科 學 研 究 所, 碩 士 論 文 范 華 秦 茂 玲,2007, 基 於 輪 廓 線 的 非 真 實 感 繪 製 技 術, 期 刊 ISSN: X(2007) , 第 17 卷 第 10 期 8

9 3D 虛 擬 影 像 應 用 於 電 影 畫 面 構 成 之 研 究 連 晉 逸 嶺 東 科 技 大 學 數 位 媒 體 設 計 系 摘 要 科 技 日 益 進 步, 人 們 的 休 閒 娛 樂 也 漸 漸 多 元 化, 數 位 影 像 在 生 活 中 隨 處 可 見, 新 聞 影 集 電 影 育 教 節 目 等 都 與 大 眾 生 活 息 息 相 關, 要 如 何 讓 諸 類 數 位 影 像 更 佳 生 動 吸 引 眾 人 的 目 光, 需 要 美 化 包 裝 與 適 量 的 特 殊 效 果, 另 觀 者 的 感 受 更 深 刻, 比 起 國 外, 國 內 後 製 水 準 依 然 有 明 顯 落 差, 許 多 先 進 國 家 也 都 在 積 極 鑽 研 更 精 深 的 技 術, 要 如 何 改 善 缺 點 提 升 國 內 製 作 水 平, 是 相 當 價 得 研 究 的 1. 緒 論 1-1 論 文 題 目 與 作 者 < 研 究 創 作 背 景 > 科 技 日 益 進 步, 人 們 的 休 閒 娛 樂 也 漸 漸 多 元 化, 數 位 影 像 在 生 活 中 隨 處 可 見, 新 聞 影 集 電 影 育 教 節 目 等 都 與 大 眾 生 活 息 息 相 關, 要 如 何 讓 諸 類 數 位 影 像 更 佳 生 動 吸 引 眾 人 的 目 光, 需 要 美 化 包 裝 與 適 量 的 特 殊 效 果, 另 觀 者 的 感 受 更 深 刻, 比 起 國 外, 國 內 後 製 水 準 依 然 有 明 顯 落 差, 許 多 先 進 國 家 也 都 在 積 極 鑽 研 更 精 深 的 技 術, 要 如 何 改 善 缺 點 提 升 國 內 製 作 水 平, 是 相 當 價 得 研 究 的 1-2 < 研 究 創 作 動 機 > 以 國 外 Hollywood 為 例 : 幾 可 亂 真 的 電 影 特 效 已 經 讓 許 多 觀 眾 大 為 驚 嘆, 國 外 從 早 期 的 Terminator 2: Judgment Day 1991 Jurassic Park 1993 Star Wars 到 近 年 的 The Matrix Lord of Ring 等 等 都 運 用 3D 電 腦 特 效 與 影 視 的 大 量 結 合 令 人 為 之 一 亮 大 開 眼 界, 相 較 國 片 特 效 稍 顯 遜 色, 常 因 為 光 影 和 角 度 透 視 等 種 種 問 題 而 露 出 破 綻, 讓 觀 者 感 覺 不 夠 真 實, 以 至 特 效 方 面 永 遠 直 落 人 後 希 望 藉 由 3D 虛 擬 影 像 應 用 於 電 影 畫 面 構 成 之 研 究 來 解 決 這 個 問 題 1-3 < 研 究 創 作 目 的 > 本 研 究 將 針 對 將 以 3D 虛 擬 影 像 結 合 於 真 實 影 像 為 研 究 重 點, 研 究 方 向 以 針 對 光 影 角 度 透 視 等, 如 何 使 虛 擬 影 像 與 真 實 影 像 畫 面 融 為 一 體 讓 畫 面 中 的 實 景 與 特 效 達 到 真 實 自 然 且 統 一 9

10 3D 動 畫 應 具 備 的 基 礎 知 識 與 技 巧 3D 動 畫 製 作 宜 後 製 合 成 處 理 的 項 目 1-4 < 創 作 研 究 範 圍 與 限 制 > 本 研 究 適 用 於 影 視 結 合 3D 虛 擬 影 像 Flash2D 動 畫 手 繪 動 畫 遊 戲 等, 皆 不 在 研 究 範 範 圍 內 1-5 < 創 作 研 究 流 程 與 架 構 > 3D 虛 擬 影 像 製 作 流 程 1. 建 立 模 型 2. 設 定 材 質 3. 燈 光 與 鏡 頭 4. 調 整 動 畫 5. 彩 現 與 合 成 2. 文 獻 探 討 2-1 < 目 前 合 成 技 術 > SYM Fighter Lumaictures 目 前 Hollywood 有 99% 的 影 片 後 製 特 效 不 外 乎 是 使 用 下 列 兩 套 軟 體 :Combustiom 或 Shake Combustion, 近 年 來 被 引 入 到 台 灣, 不 少 電 視 台 和 廣 告 公 司 都 開 始 使 用 它 是 一 套 專 業 的 工 作 站 特 效 軟 體, 因 為 在 前 幾 年 被 autodesk 併 購 成 為 旗 下 的 軟 體, 因 此 對 3ds max 的 支 援 非 常 多, 同 時 也 支 援 maya xsi 等 三 維 動 畫 軟 體 combustion 可 以 進 行 3d 或 2d 動 態 或 靜 態 的 合 成 特 效 剪 接 藍 綠 幕 的 去 背 追 蹤 ( 點 ) 穩 定 操 作, 消 除 拍 攝 時 攝 影 機 的 晃 動 跟 3d 場 景 的 合 成 以 及 粒 子 特 效 等 Combustion 還 有 全 世 界 獨 一 無 二 的 超 強 調 色 系 統, 可 以 將 背 景 和 合 成 物 件 的 色 10

11 調 對 比 等 資 訊 調 成 相 同 的 參 數, 因 此 可 以 大 大 省 去 合 成 最 頭 痛 的 調 色 問 題 魔 戒 1 就 是 用 此 軟 體 作 特 效 的 不 過 combustion 最 大 的 缺 點 是 算 圖 需 要 大 量 的 時 間 Combustion 和 Shake 相 比 較 之 下, 其 實 大 同 小 異 ; 但 Shake 卻 有 優 秀 的 算 圖 效 率 2-2 < 材 質 表 現 技 術 與 名 詞 解 釋 > API API(Application Programming Interface): 應 用 程 式 介 面 API 是 應 用 程 式 用 來 請 求 和 執 行 本 應 該 由 電 腦 作 業 系 統 執 行 的 低 級 調 用 功 能 API 可 以 看 做 是 程 式 師 和 3D 圖 像 之 間 的 對 話 模 式,3D 設 計 人 員 利 用 API 介 面 編 出 程 式, 給 圖 形 處 理 晶 片 發 出 命 令, 執 行 多 種 效 果 運 算, 構 造 出 理 想 中 的 圖 形 效 果 現 在 流 行 的 顯 示 API 是 OpenGL 和 DirectX DirectX DirectX 是 在 微 軟 作 業 系 統 平 臺 下 的 遊 戲 程 式 開 發 介 面, 即 所 謂 的 Game API for Windows 通 俗 地 講 DirectX 是 由 一 系 列 硬 體 驅 動 程 式 ( 如 顯 示 卡 音 效 卡 等 驅 動 程 式 ) 組 成 的, 其 主 要 的 部 分 包 括 Direct Draw Direct Input Direct Play 和 Direct Sound, 分 別 針 對 顯 示 輸 入 系 統 網 路 通 訊 和 音 效 等 各 方 面 DirectX 最 大 的 優 點 是 提 供 了 高 效 率 的 驅 動 程 式 而 使 遊 戲 設 計 的 程 式 介 面 得 以 統 一, 讓 程 式 可 以 做 到 與 硬 體 無 關 (Hardware Independency) OpenGL OpenGL 是 OpenGraphicsLib 的 縮 寫, 是 一 套 三 維 圖 形 處 理 庫, 也 是 該 領 域 的 工 業 標 準 電 腦 三 維 圖 形 是 指 將 用 資 料 描 述 的 三 維 空 間 通 過 計 算 轉 換 成 二 維 圖 像 並 顯 示 或 列 印 出 來 的 技 術 OpenGL 被 設 計 成 獨 立 於 硬 體, 獨 立 於 Windows 系 統 的, 在 運 行 各 種 作 業 系 統 的 各 種 電 腦 上 都 可 用, 並 能 在 網 路 環 境 下 以 客 戶 / 伺 服 器 模 式 工 作, 是 專 業 圖 形 處 理 科 學 計 算 等 高 端 應 用 領 域 的 標 準 圖 形 庫 Vertex Shader 在 構 建 3D 圖 形 的 三 角 形 中 有 三 個 頂 點, 利 用 這 些 頂 點 在 3D 場 景 中 進 行 著 色 是 很 方 便 的 事 情 NVIDIA 在 GeForce 3 顯 卡 開 始, 採 用 了 一 種 叫 Vertex Shader( 頂 點 著 色 引 擎 )" 的 新 技 術, 這 種 技 術 的 最 大 特 點 就 是 可 編 程 性 ", 讓 設 計 人 員 可 以 按 照 自 己 的 意 願 設 計 出 有 特 色 的 3D 人 物 或 者 進 行 特 別 的 光 源 處 理, 這 樣 創 造 出 來 的 3D 場 景 才 有 特 色, 且 更 加 真 實 Z-buffer Z-buffer(Z- 緩 衝 ) 的 作 用 是 用 來 確 定 3D 物 體 間 前 後 位 置 關 係 對 一 個 含 有 很 多 物 體 連 接 的 較 複 雜 的 3D 模 型, 能 擁 有 較 多 的 位 數 來 表 現 深 度 感 是 相 當 重 要 的 有 了 Z-buffer 3D 物 體 的 縱 深 才 會 有 層 次 感 T-buffer T-buffer 在 硬 體 上 完 全 支 援 全 螢 幕 抗 鋸 齒, 即 使 在 這 種 相 對 較 低 的 解 析 11

12 度 下 也 能 得 到 最 佳 的 顯 示 效 果 T-buffer 是 顯 卡 用 來 提 高 圖 像 質 量 的 重 要 措 施, 而 配 合 強 勁 的 顯 示 晶 片 和 高 頻 率 CPU, 這 些 特 效 可 以 全 部 打 開, 並 獲 得 更 精 細 的 畫 面 T-buffer 由 四 個 部 分 組 成 : 一 是 景 深 處 理 ", 這 個 特 效 可 以 加 強 3D 畫 面 的 層 次 感, 比 如 說 視 線 由 清 晰 到 模 糊 的 過 程 及 與 之 相 反 的 變 化 ; 二 是 全 螢 幕 抗 鋸 齒 "; 三 是 動 態 模 糊 效 果 "; 四 是 反 射 與 柔 和 陰 影, 其 實 質 是 光 影 效 果 的 處 理 FSAA 全 稱 是 Full Screen AntiAliasing, 中 文 名 稱 叫 做 全 螢 幕 抗 失 真 它 的 最 主 要 的 作 用 就 是 能 夠 通 過 晶 片 內 部 的 特 別 處 理 電 路 或 者 軟 體 的 轉 換, 使 遊 戲 畫 面 中 的 3D 物 體 和 場 景 中 失 真 的 圖 元 儘 量 減 到 最 低 的 程 度 來 達 到 平 滑 的 效 果 Bump Mapping Bump Mapping( 凹 凸 貼 圖 ) 是 一 種 在 3D 場 景 中 模 擬 粗 糙 外 表 面 的 技 術, 它 用 來 表 現 輪 胎 水 果 等 物 品 的 3D 表 面 時 特 別 有 用 如 果 沒 有 完 整 的 凹 凸 貼 圖, 在 描 述 這 些 細 節 很 多 的 物 體 時 將 是 很 耗 費 資 源 的 事 情, 比 如 人 皮 膚 上 的 皺 紋, 如 果 用 傳 統 的 方 法 構 建 3D 模 型, 然 後 用 圖 元 去 填 充, 那 麼 執 行 的 效 率 就 實 在 太 低 了 Bump Mapping 將 深 度 的 變 化 保 存 到 一 張 貼 圖 中, 然 後 再 對 3D 模 型 進 行 標 準 的 混 合 貼 圖 處 理, 即 可 方 便 的 得 到 具 有 凹 凸 感 的 表 面 效 果 Texture Mapping 如 果 沒 有 Texture Mapping( 材 質 貼 圖 ),3D 圖 像 將 會 非 常 的 單 薄, 就 像 一 層 紙 一 樣 沒 有 質 感 而 Texture Mapping 可 以 把 一 張 平 面 圖 像 貼 到 多 邊 形 上, 這 樣 渲 染 出 來 的 圖 像 就 會 顯 得 很 充 實 3-1 < 燈 光 > 3 點 式 打 燈 法 介 紹 及 設 置 3. 研 究 方 法 三 點 燈 光 是 傑 出 的 好 萊 塢 燈 光 照 明 方 案 三 點 燈 光 " Key Light( 基 調 燈 ), Fill Light( 補 光 燈 ), 和 Back Light( 背 光 燈 ) 設 置 1. 在 黑 暗 的 環 境 中 開 始 : 在 你 的 場 景 中 確 認 沒 有 默 認 的 燈 光, 並 且 沒 有 球 形 的 環 境 ; 當 你 添 加 第 一 盞 燈 的 時 候, 場 景 中 應 該 沒 有 其 他 的 燈 照 明 12

13 2 增 加 Key Light 基 調 燈 基 調 燈 用 來 照 明 場 景 中 的 主 題, 最 大 程 度 的 影 響 場 景 的 照 明 和 陰 影 的 顯 示 它 是 最 主 要 的 燈 光 來 源, 例 如 作 為 太 陽, 窗 戶, 或 是 天 花 板 上 的 燈 光 來 源 ; 而 且 幾 吊 燈 也 不 一 定 要 放 在 光 線 的 來 源 點 上 創 建 a spot light 作 為 基 調 燈, 從 頂 視 圖 上 看, 基 調 燈 偏 移 攝 像 機 (15-45 左 或 是 右 ) 度 角 從 側 視 圖 上 看, 升 高 基 調 燈 在 攝 像 機 之 上, 是 你 的 場 景 主 體 採 光 距 離 攝 像 機 度 角 基 調 燈 要 比 主 體 前 面 的 其 他 的 光 源 都 要 亮 一 些, 它 是 最 主 要 的 陰 影 投 射 來 源, 最 深 的 陰 影, 高 光 也 是 又 它 來 決 定 的 注 意 : 在 這 裏 的 場 景 測 試 當 中, 你 的 場 景 中 只 有 一 盞 燈 光, 它 在 光 亮 和 黑 暗 的 區 域 之 間 應 該 有 比 較 好 的 平 衡 和 對 比, 一 盞 燈 光 的 渲 染 結 果 跟 最 終 的 效 果 沒 有 多 大 的 差 別, 除 了 陰 影 比 較 黑, 灰 度 對 比 比 較 粗 糙 之 外 觀 察 上 面 的 gif 效 果, 當 他 停 留 在 只 有 基 調 燈 的 時 候 仔 細 觀 察 3 增 加 補 光 等 Fill Light. 補 光 燈 的 作 用 是 柔 和 和 擴 展 基 調 燈 的 照 明 範 圍, 能 夠 看 到 更 多 的 主 題 和 細 節 補 光 能 夠 模 擬 天 光 ( 比 如 太 陽 或 是 其 他 的 光 源 ) 二 級 光 比 如 作 為 table lamps 餐 桌 燈, 反 射 或 是 彈 回 光 線 在 你 的 場 景 中, 你 可 以 放 置 很 多 的 補 光, 聚 光 燈 是 比 較 常 用 的, 但 點 光 源 也 可 以 用 從 頂 視 圖 來 看, 補 光 和 基 調 燈 處 於 相 對 的 角 度,( 一 個 在 左, 一 個 在 右 ) 燈 13

14 光 的 放 置 補 一 定 要 完 全 對 稱 不 過 補 光 是 不 能 超 過 基 調 燈 的 亮 度 的 通 常 補 光 的 亮 度 一 般 是 基 調 燈 的 一 半, 若 有 更 多 的 陰 影 環 境, 那 麼 補 光 和 基 調 燈 的 值 為 1: 8, 如 果 有 多 重 的 補 廣 交 替, 那 麼 這 些 補 廣 的 總 值 不 能 超 過 基 調 燈 要 模 擬 燈 光 的 反 射, 補 廣 的 色 彩 要 根 據 環 境 的 顏 色 而 選 擇 4 增 加 Add Back Light 背 光. 創 建 背 光 的 作 用 是 定 義 邊 界 使 視 覺 上 把 背 景 和 主 體 物 分 開 從 頂 視 圖 上 看, 增 加 一 個 聚 光 燈, 移 動 它 到 主 體 物 的 後 邊 去, 對 著 攝 像 機 從 右 視 圖 看, 背 光 燈 在 主 體 物 的 上 面 5 調 整 背 光 燈, 直 到 出 現 比 較 好 的 背 光, 在 物 體 的 頂 部 和 側 面 ( 有 的 人 把 照 在 物 體 邊 沿 的 燈 叫 做 邊 沿 燈 ) 背 光 能 夠 使 你 的 主 題 物 若 是 毛 髮 或 是 別 的 主 體 更 加 的 好 看, 除 非 你 不 需 要 陰 影, 通 常 由 背 光 的 時 候 都 需 要 產 生 陰 影 效 果 來 陪 襯 在 這 裏 強 調 的 是, 背 光 補 等 於 背 景 光, 背 光 是 讓 你 的 主 題 物 的 頂 部 和 邊 沿 產 生 光 亮 的 燈, 看 下 圖 : 這 種 三 點 補 光 方 法 可 以 適 用 於 所 有 的 場 景 中, 無 論 是 景 物 圖 像 還 是 三 維 動 畫 場 景 中 14

15 要 點 1. 基 調 燈 為 主 燈, 強 度 最 大 2. 基 調 燈 和 補 光 燈 成 度 角, 補 光 燈 強 度 一 般 為 基 調 燈 的 一 半 3. 背 光 燈 一 般 在 物 體 的 背 部 或 頂 部 參 考 文 獻 : 1. 哲 也 研 究 室 (2007) 3ds Max 動 力 特 效 設 計 台 北 : 再 生 出 版 社 2. 哲 也 研 究 室 (2007) 3ds Max 3D 產 品 設 計 台 北 : 再 生 出 版 社 15

16 3D 數 位 設 計 結 合 RP 快 速 成 型 應 用 於 銀 飾 精 品 製 作 之 研 究 巴 白 山 * 吳 正 仲 ** 陳 順 典 *** * 國 立 台 北 教 育 大 學 數 位 設 計 學 系 ( 玩 具 與 遊 戲 設 計 碩 士 班 ) 副 教 授 ** 國 立 台 北 教 育 大 學 藝 術 與 造 形 設 計 系 助 理 教 授 *** 國 立 台 北 教 育 大 學 數 位 設 計 學 系 ( 玩 具 與 遊 戲 設 計 碩 士 班 ) 研 究 生 摘 要 受 到 國 際 品 牌 的 行 銷 與 推 廣, 消 費 者 對 於 創 新 設 計 的 需 求 與 客 制 化 設 計 增 加, 帶 動 傳 統 金 工 飾 品 設 計 趨 向 多 樣 化, 未 來, 設 計 者 將 以 3D 數 位 設 計 方 式 與 後 端 的 技 術 工 程 連 結 緊 密 發 展,3D 數 位 設 計 與 創 意 表 現 將 成 為 設 計 產 業 競 爭 的 必 要 核 心 本 研 究 設 計 主 要 探 討 藉 由 3D 數 位 設 計 流 程 結 合 RP 快 速 成 型, 提 升 金 工 飾 品 開 發 設 計 量 產 化 與 3D 數 位 模 組 化 設 計 之 可 能 性 RP 輸 出 之 研 究 實 驗 中, 針 對 不 同 RP 材 料 對 於 金 工 鑄 造 時 品 質 之 影 響, 建 立 實 務 之 發 展 技 術, 並 探 討 3D 數 位 CAD 模 型 轉 換 RP 所 需 的 專 業 建 模 知 識, 提 升 3D 數 位 設 計 人 才 結 合 銀 飾 精 品 產 業 之 專 業 能 力 關 鍵 詞 : 3D 數 位 設 計 RP 快 速 成 型 金 工 飾 品 一 研 究 動 機 與 目 的 3D 數 位 化 設 計 導 入 RP 工 程 技 術 在 工 業 設 計 與 製 造 業 上 緊 密 關 聯, 也 隨 著 時 代 技 術 的 發 展 成 熟, 朝 向 多 領 域 的 工 程 應 用 發 展, 藉 由 3D 數 位 設 計 導 入, 並 結 合 傳 統 金 工 珠 寶 技 術, 可 彌 補 現 今 金 工 師 父 人 才 技 術 斷 層, 也 使 得 不 同 領 域 之 設 計 人 才 能 透 過 數 位 設 計 平 台 介 面 與 RP 快 速 成 型 技 術, 導 入 金 工 珠 寶 產 業, 提 升 金 工 飾 品 之 設 計 開 發 與 商 品 量 產 化 之 潛 力 2.1 快 速 原 型 : 二 文 獻 探 討 快 速 原 型 製 造 ( RAPID PROTOTYPING, RP), 在 一 九 八 八 年 由 美 國 3D system 公 司 開 發 出 第 一 台 商 用 機 種 大 幅 度 縮 短 新 產 品 的 研 發 的 時 間 成 本, 使 得 RP 技 術 在 先 進 國 家 製 造 產 業 界 開 發 設 計 中 得 到 迅 速 的 推 廣 與 使 用, 也 確 保 新 產 品 的 上 市 時 效, 並 有 效 降 低 研 發 成 本 風 險 RP 技 術 解 決 了 CNC 電 腦 數 值 控 制 (Computer Numerical Control) 需 要 刀 具 轉 換 切 削 與 模 具 製 造 限 制 上 的 缺 點, 並 整 合 電 腦 輔 助 設 計 (Computer-Aided Design), 經 由 數 位 化 優 勢 將 任 意 復 雜 造 形 的 設 計 方 案 快 速 轉 換 為 3D 實 體 模 型 或 樣 品, 並 可 建 構 出 3D 數 位 模 型 模 組 之 資 料 零 件 庫, 使 得 技 術 人 員 之 間, 以 及 技 術 人 才 與 決 策 者 產 品 的 使 用 者 等 非 技 術 人 員 之 間 提 供 了 一 個 更 完 整 具 像 化 方 便 的 工 程 溝 通 平 台 對 於 產 品 開 發 階 段 所 需 的 設 計 溝 通 功 能 驗 證 外 觀 分 析 材 料 工 程 市 場 需 求 以 及 企 16

17 業 的 決 策 等, 修 改 優 化 提 高 了 新 產 品 初 始 開 發 的 成 功 率 ; 同 時 RP 技 術 有 力 地 支 持 了 設 計 上 的 同 步 工 程 (Concurrent Engineering) 與 逆 向 工 程 (Reversed Engineering) 的 結 合, 可 為 製 造 業 企 業 帶 來 成 長 收 益, 進 而 提 高 了 產 品 在 市 場 上 的 競 爭 力 和 企 業 對 市 場 的 快 速 反 應 能 力 2.2 快 速 原 型 種 類 : A. 雷 射 光 合 高 分 子 成 型 (Stereo Lithography Apparatus,SLA) 加 工 原 理 乃 是 利 用 UV 雷 射 光 掃 瞄 照 射 在 光 敏 聚 合 物 上, 使 被 照 射 之 樹 脂 固 化 逐 層 堆 疊, 而 製 造 出 產 品 原 型 B. 雷 射 燒 結 技 術 (Selective laser sintering,sls) 透 過 雷 射 功 率 燒 結 塑 膠 或 金 屬 粉 末, 以 滾 筒 將 加 工 台 上 舖 上 一 層 粉 末, 再 以 二 氧 化 碳 紅 外 線 (Infrared) 根 據 物 體 截 面 形 狀 資 料 燒 結 粉 末 之 熱 塑 性 材 料 堆 疊 成 型 C. 疊 層 法 (Laminated objective manufacturing,lom) 以 紙 材 薄 片 為 素 材, 由 雷 射 切 割 出 每 一 層 輪 廓 形 狀, 並 將 熱 滾 筒 壓 過 工 作 台, 使 紙 張 背 後 的 膠 層 疊 加 熱 黏 合 成 型 D. 3-D 印 刷 法 (3D printing) 以 許 多 細 小 的 類 似 噴 墨 印 表 機 噴 嘴, 將 膠 水 塗 上 粉 末 凝 固 製 程, 利 用 噴 頭 工 作 平 台 將 下 一 層 的 粉 末 材 料 堆 疊 平 台 成 形 並 做 粉 末 的 黏 合 E. 溶 解 沈 積 法 (Fused deposition modeling,fdm) 將 置 於 捲 軸 上 的 熱 塑 性 線 材, 以 擠 出 加 熱 方 式 半 液 態 狀, 附 於 外 形 輪 廓 工 作 層 上, 材 料 溫 度 維 持 略 高 於 材 料 熔 點, 以 擠 出 層 疊 方 式 成 型 2.3 Rhinoceros 3D 電 腦 輔 助 設 計 建 模 軟 體 由 美 國 Robert McNeel 公 司 於 1998 年 推 出 一 款 以 NURBS(non uniform rational B-spline 非 均 勻 有 理 樣 條 曲 線 ) 曲 面 核 心 的 3D CAD 建 模 軟 體, 其 優 秀 自 由 曲 面 建 構 與 易 用 性, 深 受 廣 大 的 3D 數 位 設 計 工 業 產 品 設 計 製 作 人 員 青 睞, 強 大 的 3D 曲 面 建 構 功 能, 能 夠 符 合 現 今 銀 飾 複 雜 曲 面 造 型 的 設 計 需 求, 並 於 國 外 金 工 珠 寶 領 域 的 應 用 上 開 發 出 專 用 於 銀 飾 珠 寶 設 計 TechGems Matrix 3D 等 外 掛 工 具 模 組, 並 可 完 整 輸 出 CAM 電 腦 輔 助 製 造 (Computer-aided manufacturing) 與 RP 等 檔 案 格 式 支 援 2.4 STL(Stereo Lithography) 立 體 成 型 檔 案 格 式 STL(Stereo Lithography) 為 美 國 3D system 公 司 所 開 發 應 用 於 3D CAD 資 料 轉 換 RP 輸 出 的 專 用 檔 案 格 式, 以 三 角 網 格 多 邊 形 紀 錄 三 頂 點 X,Y,Z 座 標 與 法 線 向 量 定 義, 依 照 逆 時 針 方 向 與 右 手 定 則 特 性 定 義 單 位 正 反 面 法 向 量 方 向, 如 圖 2-1 所 示, 來 描 述 趨 17

18 近 於 模 型 的 外 形 曲 面, 多 邊 形 越 精 細 越 能 構 成 出 平 順 的 曲 面 變 化 而 由 許 多 三 角 平 面 建 構 成 的 實 體 模 型 (solid model) 圖 2-1 ( 圖 片 來 源 :The StL Format,StereoLithography Interface Specification, 3D Systems, Inc., October 1989) 3.1 3D 數 位 造 形 設 計 三 研 究 實 驗 設 計 前 端 創 意 發 想 由 設 計 師 提 供 手 稿 或 2D 數 位 圖 騰 並 透 過 3D CAD 數 位 建 模 設 計 建 構 出 完 整 3D 數 位 模 型 資 料 庫, 利 於 3D 數 位 模 型 再 修 改 變 更 或 組 合 變 化 設 計 再 轉 換 STL 檔 案 輸 出 RP 實 體 蠟 模 型 等, 確 認 後 再 將 蠟 模 型 應 用 至 銀 飾 品 鑄 造 加 工, 最 後 進 行 飾 品 後 製 程 序 完 成 成 品 流 程 如 圖 3-1 所 示 圖 3-1 3D 數 位 設 計 與 製 作 流 程 圖 18

19 3.2 CNC 與 RP 技 術 在 立 體 成 型 輸 出 的 分 析 比 較 輸 出 技 術 CNC RP 產 品 造 型 2.5 D 半 立 體 不 適 用 有 凹 勾 中 空 造 形 3D 立 體, 泛 用 於 各 種 造 形, 不 受 限 制 產 品 精 緻 度 0.35mm 以 上 成 本 效 益 較 低 高 成 型 時 效 慢 快 3.3 STL 檔 案 輸 出 弦 高 設 定 與 精 度 的 影 響 表 3-1 輸 出 技 術 比 較 表 0.08mm 以 上 當 NURBS 曲 面 轉 換 為 STL 三 角 面 網 格 面 近 似 模 型 外 形, 可 由 弦 高 誤 差 (chordal tolerance or Chordal error) 設 定 精 度, 如 圖 3-2 圖 3-3 圖 3-4 所 示 轉 換 高 精 度 時, 則 弦 高 誤 差 值 小, 而 產 生 細 密 的 三 角 網 格, 檔 案 容 量 也 隨 之 增 加, 如 表 3-2 所 示 精 度 低 轉 換 時 容 易 產 生 邊 緣 遺 失 曲 面 或 三 角 網 格 變 形 扭 曲, 也 經 常 較 發 生 於 曲 率 較 大 的 曲 面 轉 換 上 圖 3-2 弦 高 誤 差 示 意 圖 ( 圖 片 來 源 : 許 智 超,2000 國 立 台 灣 大 學 機 械 工 程 研 究 所 碩 士 論 文, P14-17;P43-45 ) 19

20 圖 3-3 圖 3-4 RP 蠟 模 型 輸 出 之 STL 網 格 精 度 比 較 圖 名 稱 圖 3-3 圖 3-4 尺 寸 X:36.706mm Y:43.793mm Z:9.751mm 精 度 1.00(mm) 0.01(mm) 三 角 網 格 面 檔 案 容 量 3034 KB 4404KB 3.4 RP 輸 出 端 材 料 試 驗 表 3-2 模 型 精 度 說 明 ( 資 料 來 源 : 本 研 究 整 理 ) 本 次 實 驗 輸 出 使 用 美 國 3Dsystem 公 司 ProJet CPX 3000 RP 成 型 SLA 機 種, 如 圖 3-5 所 示, 輸 出 實 體 模 型 精 度 為 0.01mm, 以 UV 紫 外 燈 照 射 液 態 光 硬 化 樹 脂 與 蠟 兩 種 材 料 做 為 成 型 材 料, 再 經 由 脫 蠟 鑄 銀 結 果 比 較 兩 者 表 面 細 緻 度 測 試 實 驗 圖 3-5 ProJet CPX 3000( 圖 片 來 源 : 馬 路 科 技 顧 問 股 份 有 限 公 司 ) 20

21 圖 3-6 ProJet CPX 3000 RP 輸 出 規 格 表 ( 圖 片 來 源 : 馬 路 科 技 顧 問 股 份 有 限 公 司 ) 經 由 實 驗 測 試 由 RP 硬 化 樹 脂 輸 出, 直 接 以 脫 蠟 方 式 並 鑄 銀 製 作 實 體, 產 生 出 表 面 粗 糙 現 象, 如 圖 3-7 圖 3-8 所 示, 結 果 顯 示 已 經 影 響 原 有 圖 案 設 計 的 細 緻 度 圖 3-7 UV 硬 化 樹 脂 RP 輸 出 ( 圖 片 來 源 : 水 鳳 凰 設 計 ) 圖 3-8 UV 硬 化 樹 脂 脫 蠟 鑄 銀 結 果 ( 圖 片 來 源 : 水 鳳 凰 設 計 ) 第 二 次 試 驗 採 用 RP 噴 蠟 材 質 輸 出, 並 測 試 RP 輸 出 時 以 溶 劑 清 洗 所 殘 留 於 表 面 的 支 撐 架 材 料 粉 末, 經 實 驗 測 試 粉 末 殘 留 脫 蠟 鑄 銀 後 兩 者 結 果 一 致, 並 不 影 響 表 面, 並 且 以 噴 蠟 材 質 呈 現 結 果 表 面 較 硬 化 樹 脂 為 細 緻 如 圖 所 示 21

22 圖 3-9 噴 蠟 RP 輸 出 左 : 溶 劑 清 洗 後 蠟 模 右 : 未 清 洗 蠟 模 圖 3-10 蠟 材 質 脫 蠟 鑄 銀 結 果 ( 圖 片 來 源 : 本 研 究 整 理 ) ( 圖 片 來 源 : 本 研 究 整 理 ) 四 結 論 1. 3D 數 位 化 溝 通 設 計, 減 少 產 品 開 發 之 失 誤 透 過 3D 數 位 預 覽 彩 現 (Rendering) 設 計 圖, 有 助 於 產 品 設 計 時 的 溝 通 與 確 認, 避 免 人 為 錯 誤 的 發 生 並 結 合 RP 實 體 模 型 輸 出 達 到 真 實 呈 現 效 果, 增 加 設 計 附 加 價 值 2. 提 升 產 品 造 型 變 化 與 精 緻 度 傳 統 銀 飾 製 作, 以 CNC 或 純 手 工 為 主,CNC 產 品 造 型 呈 現 2.5 D 半 立 體, 且 不 能 有 凹 勾 中 空 的 結 構 設 計, 精 緻 度 最 高 可 達 0.35m, 而 RP 輸 出 則 可 達 0.08mm RP 輸 出 為 3D 立 體 造 形, 產 品 立 體 造 型 可 多 樣 化, 可 用 以 輸 出 造 形 複 雜 的 模 型, 不 受 幾 何 形 狀 限 制, 依 照 模 型 圖 案 精 細 度 需 求,STL 檔 案 精 度 設 置 可 達 0.01mm 以 上, 並 且 經 實 驗 結 果 以 蠟 材 質 脫 蠟 鑄 造 可 得 較 佳 的 表 面 細 緻 度 3. 加 速 產 品 上 市 時 效, 增 加 產 業 競 爭 能 力 3D 數 位 模 組 化 應 用, 設 計 變 化 應 用 可 能 性 高, 不 同 的 3D 造 形 載 體 結 合 相 同 或 多 樣 的 紋 飾 數 位 造 形, 可 應 用 在 不 同 的 飾 品 上, 例 如 戒 飾 墜 飾 胸 針 等, 可 易 於 開 發 各 種 不 同 款 式 之 飾 品, 更 能 符 合 個 性 化 飾 品 之 訴 求, 且 藉 由 數 位 修 改, 可 再 快 速 發 展 延 伸 變 化 之 飾 品, 可 縮 短 產 品 開 發 設 計 流 程 與 節 約 成 本, 同 時 減 少 成 品 銀 飾 焊 接 與 實 體 修 改 的 次 數, 相 對 也 減 少 產 品 後 加 工 的 時 間 與 成 本, 加 速 產 量 化 並 提 升 競 爭 力 4. 數 位 化 平 台 跨 越 設 計 瓶 頸, 擴 大 設 計 資 源 應 用 領 域 設 計 師 創 意 空 間 加 大, 設 計 師 可 著 重 創 意 的 發 想, 不 再 受 限 於 精 熟 之 手 工 技 術 的 門 檻, 可 培 養 跨 領 域 設 計 的 外 部 資 源, 養 成 新 生 代 的 金 工 飾 品 設 計 師 22

23 感 謝 水 鳳 凰 設 計 公 司 提 供 之 研 究 經 費. 參 考 文 獻 [1] Chua Chee Kai, Leong Kah Fai, 1998, 快 速 成 型 - 原 理 與 製 造 上 的 應 用, 黃 台 生 譯, 六 合 出 版 社, 台 北 市 [2] 張 巨 協,2006, 快 速 原 型 系 統 之 參 數 最 佳 化 設 計 與 適 應 性 切 層 之 研 究 逢 甲 大 學 / 材 料 與 製 造 工 程 所 [4] 許 智 超,2000, 逆 向 工 程 與 快 速 原 型 整 合 系 統 之 研 究, 國 立 台 灣 大 學 機 械 工 程 研 究 所 碩 士 論 文,P14-17;P43-45 [5] 張 悟 非,1996, 電 腦 輔 助 設 計 媒 介 ( 七 )- 快 速 成 形 (RP) 技 術 之 現 況 與 未 來 ", 工 業 設 計,25 卷,1 期, 頁 30~34,1 月 [6] STL Stereolithography [7] 3d systems [8] 水 鳳 凰 設 計 有 限 公 司 [9] 馬 路 科 技 顧 問 股 份 有 限 公 司 [10] Rinoceros 3d 23

24 95 課 綱 實 施 後 地 理 資 訊 系 統 融 入 高 中 地 理 科 教 學 之 研 究 王 姿 丰 臺 灣 大 學 地 理 環 境 資 源 研 究 所 摘 要 99 正 式 綱 要 帶 來 教 育 提 升 的 契 機, 本 研 究 回 顧 95 暫 綱 實 施 後 在 地 理 資 訊 系 統 技 術 / 科 學 蓬 勃 發 展 下, 高 中 地 理 科 教 學 時 所 選 擇 的 軟 體 ArcView 9.X 與 SuperGIS 網 路 資 源 數 位 典 藏 與 數 位 學 習 國 家 型 科 技 計 畫 中 的 : 玄 奘 西 域 行 台 灣 老 照 片 博 物 館 台 灣 文 化 生 態 地 圖 博 物 館 淡 水 河 溯 源 數 位 博 物 館 等 內 涵 並 介 紹 三 個 實 際 案 例 :(1) Google Earth 高 中 地 圖 及 GIS 學 習 網 所 建 構 之 認 識 地 圖 及 判 讀 地 形 展 示 等 高 線 地 形 圖 判 釋 與 地 理 資 訊 系 統 (2)95 年 度 高 中 職 地 理 科 資 訊 融 入 課 程 研 發 與 推 廣 計 畫 種 子 總 召 學 校 台 北 市 立 北 ㄧ 女 中 研 發 之 台 灣 的 位 置 與 環 境 特 色 設 計 模 組 -- 交 界 帶 的 地 理 位 置 地 形 與 地 質 特 色 氣 候 特 色 水 文 特 色 生 物 特 色 環 境 生 態 的 脆 弱 性 與 學 生 活 動 ( 3) 研 究 者 對 宜 蘭 高 中 地 理 科 教 師 訪 問 後 整 理 教 學 經 驗 分 享 24

25 一 研 究 動 機 GIS( Geographic Information System) 被 視 為 近 年 來 教 育 最 新 的 媒 體 科 技 之 1 一, 自 從 Robert Thinker 在 1992 年 發 表 關 於 GIS 與 教 育 的 文 章 後, 許 多 研 究 認 為 GIS 可 提 升 學 科 效 能 批 判 思 考 且 整 合 學 習 課 程 設 計 者 教 學 者 和 GIS 社 群 致 力 發 展 包 含 軟 體 資 料 和 教 材 在 內, 適 合 於 教 室 環 境 下 使 用 的 資 源 包, 但 並 非 所 有 軟 體 資 源 包 都 是 為 學 校 教 育 設 計 英 國 在 1990 年 左 右 開 發 AEGIS 提 供 國 小 國 中 與 高 中 的 需 求, 其 他 則 多 為 商 用 軟 體 如 ArcView IDRISI SPANS( Suxia Liu&Xuan Zhu, 2008) 面 對 數 位 學 習 趨 勢, 本 研 究 透 過 質 性 研 究 法 中 之 半 結 構 訪 談 法, 以 理 論 取 樣 方 式 深 入 訪 問 高 中 地 理 教 師, 並 解 答 下 列 問 題 : 中 學 地 理 科 GIS 使 用 狀 況 為 何? 哪 些 老 師 使 用 / 不 使 用 GIS? 他 們 爲 什 麼 使 用 / 不 使 用 GIS? GIS 如 何 被 應 用 為 地 理 教 學 / 決 策 的 技 術? 使 用 者 如 何 評 價 他 們 所 使 用 的 GIS 軟 體 或 相 關 資 源? 二 地 理 資 訊 系 統 在 中 學 的 角 色 ( 一 ) 軟 體 普 遍 使 用 美 國 Environmental Systems Research Institute,Inc.( ESRI) 公 司 ArcGIS 系 統,ArcView 9.X 是 高 效 率 且 功 能 完 整 代 表 ESRI 努 力 於 與 學 校 連 結 非 常 成 功, 以 新 加 坡 為 例 幾 乎 是 正 在 使 用 或 即 將 使 用 的 最 普 及 商 用 軟 體 (Suxia Liu&Xuan Zhu, 2008), 圖 一 為 它 推 出 的 四 本 教 育 叢 書 系 列 :Thinking Spatially Using GIS Mapping Our World Using GIS Analyzing Our World Using GIS Making Spatial Decision Using GIS, 隨 書 附 贈 試 用 版 ArcView 針 對 中 學 教 育 (GIS for school) 網 址 可 查 詢 圖 一 :ESRI 教 育 叢 書 系 列 ( ESRI 網 站,2009); 系 統 架 構 與 擴 充 模 組 如 圖 二 國 內 代 理 商 為 仲 琦 科 技, 數 位 媒 體 部 門 獨 立 成 立 互 動 國 際 數 位 股 份 有 限 公 司 承 辦 業 務, 前 兩 年 該 公 司 的 政 策 是 中 學 教 育 配 套 為 租 用 方 式, 給 全 模 組 ㄧ 次 簽 約 五 十 套,ㄧ 年 兩 萬 左 右 ( 高 中 職 地 理 科 資 訊 融 入 課 程 研 發 與 推 廣 計 畫 期 末 報 告 書,2006), 目 前 則 是 校 園 版 永 久 授 權 費 用 為 十 萬 1 他 發 現 許 多 課 程 可 以 以 數 位 地 圖 的 方 式 呈 現, 同 時 GIS 連 結 了 個 人 層 次 的 田 野 觀 察 與 全 球 視 野 的 關 懷 25

26 Arc Map Arc Catalog Arc Toolbox ModelBuilder 功 能 空 間 資 料 分 析 資 料 瀏 覽 / 搜 尋 / 預 覽 資 料 分 析 將 一 系 列 分 析 步 驟 屬 性 資 料 分 析 建 立 / 編 輯 詮 釋 資 料 資 料 轉 換 串 成 一 個 模 式 地 圖 製 作 資 料 處 理 資 料 編 修 空 間 統 計 顯 示 資 料 方 式 Data View 單 獨 啟 動 或 以 浮 動 視 窗 方 式 Layout View 從 ArcMap 啟 動 在 ArcMap 啟 動 擴 充 模 組 Spatial Analyst 3D Analyst Sehematics Data Interoperability Extension Survey Analys ArcScan for ArcGIS Geostatistical Analyst 地 形 分 析 環 域 分 析 近 鄰 分 析 地 形 分 析 ( 地 物 立 體 透 視 / 立 體 動 畫 / 飛 行 模 擬 ) 氣 象 資 料 分 析 製 作 公 共 管 線 網 路 圖 形, 並 與 報 告 / 地 圖 整 合 配 合 開 放 式 架 構 提 供 GML 及 多 種 常 用 資 料 格 式 轉 換 / 讀 取 整 合 實 測 資 料 並 修 正 已 有 之 資 料 編 輯 掃 描 的 網 格 資 料 網 格 轉 換 向 量 探 索 式 資 料 分 析 空 間 推 估 分 析 Tracking Analyst 瀏 覽 / 分 析 時 序 資 料 ( 颱 風 路 徑 污 染 擴 散 ) Publisher ArcPress for ArcGIS Maplex for ArcGIS ArcWeb Services ArcGIS StreetMap 將 ArcMap 的 圖 形 屬 性 表 影 像 地 圖 等 轉 換 為 published map file 將 地 圖 內 容 轉 繪 成 繪 圖 機 點 陣 式 檔 案 格 式, 以 便 快 速 輸 出 進 階 地 圖 註 記 (label) 排 置 設 計 功 能 提 供 ArcMap 直 接 載 入 網 路 資 料 (internet-based data) 的 功 能 美 國 地 址 對 位 分 析, 不 適 合 台 灣 地 區 使 用 圖 二 :ArcView 9.X 系 統 架 構 ( 蔡 博 文 丁 志 堅,2005) 其 它 知 名 者 有 伊 利 諾 州 Winnebago County 發 展 的 WinGIS( WinGIS 網 站,2009); 台 灣 研 發 則 有 MajorGIS 及 SuperGIS 2 等 代 表 SuperGIS 推 出 最 新 伺 服 器 等 級 的 SuperGIS3, 包 括 四 個 組 成 :SuperGIS Server SuperGIS Image Server SuperGIS 3 Network Server SuperGIS Tracking 作 為 網 際 網 路 隨 選 地 理 資 訊 系 統 ( On-Demand GIS) 的 功 能 服 務 發 布 平 台, 提 供 開 發 者 建 構 自 己 的 網 路 應 用 程 式 或 來 自 於 崧 旭 資 訊 提 供 的 GIS Service, 也 就 是 混 搭 式 (meshup) 網 路 應 用 程 式 概 念 ; 另 外 SuperGIS Explorer 是 高 度 功 能 客 製 化 特 性 客 戶 端 Viewer, 有 簡 易 地 圖 瀏 覽 環 境 及 操 作 工 具 ( 林 啟 陽,2007) 以 下 列 舉 其 特 色 : 1. 支 援 國 際 標 準 符 合 OGC 組 織 (OpenGeospatial Consortium) 公 布 的 WMS WFS GML SFO 等 規 格, 可 無 障 礙 與 國 際 其 他 產 品 交 換 共 享, 且 支 援 國 土 資 訊 系 統 推 行 標 準 詮 釋 資 料 交 換 規 格, 與 國 外 的 FGDC ISO Metadata 相 容 2. 執 行 效 能 佳 自 行 研 發 GEO 向 量 檔 案 格 式, 容 量 較 一 般 同 樣 資 料 量 圖 資 更 小 ( 50 %), 效 率 高 ; 提 供 轉 檔 工 具 轉 換 其 他 廠 商 格 式 網 際 網 路 地 圖 快 取 技 術 在 網 頁 上 瀏 覽 地 圖 速 度 媲 美 單 機 版 系 統, 並 申 請 國 內 專 利 查 核 中 台 東 女 中 地 理 科 以 向 校 方 申 請 經 費 方 式 購 買 SuperGIS 軟 體 屬 於 標 準 WebService 架 構, 同 樣 可 取 得 其 他 來 源 服 務, 就 是 隨 選 (On-Demand GIS) 的 意 義 申 請 案 號 :

27 ( 二 )GIS 的 教 育 功 能 九 十 八 年 數 位 科 技 學 術 研 討 會 可 分 成 四 個 層 面 ( 賴 進 貴,2003) 如 圖 三, 並 說 明 如 下 : 1. 資 訊 提 供 者 涵 蓋 大 量 自 然 與 人 文 資 料, 配 合 資 訊 教 育 目 標 與 動 手 做 理 念 研 發 教 案 與 教 學 活 動, 透 過 資 料 收 集 分 析 與 討 論 方 式, 擺 脫 以 往 單 向 窠 臼 例 如 由 資 料 庫 結 合 世 界 全 圖 某 區 域 大 比 例 尺 地 圖 高 解 析 度 衛 星 影 像 圖 與 航 空 照 片 等, 從 巨 觀 到 微 觀 瀏 覽, 滿 足 師 生 由 淺 入 深 學 習 2. 視 覺 化 工 具 視 覺 影 像 展 示 功 能 可 製 作 靜 態 主 題 地 圖 並 連 結 圖 片 動 畫 ; 結 合 音 效 檔 案 可 做 多 媒 體 展 示 如 數 值 地 型 模 型 轉 繪 暈 渲 圖 分 層 設 色 圖 彩 色 暈 渲 圖 漁 網 圖 等 ; 透 過 虛 擬 實 境 與 模 擬 飛 行 的 功 能 技 術 可 提 供 動 態 的 地 形 展 示, 提 升 展 現 效 果 3. 資 料 整 合 工 具 具 有 整 合 各 學 門 輸 入 儲 存 輸 出 與 位 置 有 關 的 空 間 ( 地 形 圖 主 題 圖 遙 測 影 像 等 ) 及 屬 性 資 料 ( 文 字 與 數 字 ) 同 地 區 不 同 時 間 的 整 合 後 可 進 行 變 遷 分 析 ; 不 同 類 別 的 整 合 後 可 進 行 區 域 特 色 及 環 境 因 子 整 合 的 分 析 加 強 技 能 與 空 間 能 力 ( Bednarz and Audet: 1999) 4. 網 路 學 習 發 展 91 年 1 月 國 科 會 正 式 成 立 數 位 典 藏 國 家 型 科 技 計 劃, 包 括 數 個 網 站 : 玄 奘 西 域 行 台 灣 老 照 片 博 物 館 台 灣 文 化 生 態 地 圖 博 物 館 ( 圖 四 ) 淡 水 河 溯 源 數 位 博 物 館 等 ( 圖 五 及 圖 六 ) 台 灣 大 學 地 理 環 境 資 源 人 類 植 物 系 所 四 系 所 合 作 建 構 台 灣 文 化 生 態 地 圖, 完 全 以 GIS 為 應 用 基 礎, 包 括 主 題 地 圖 選 擇 比 例 尺 調 整 定 位 等 功 能 大 部 分 與 一 般 桌 面 型 系 統 無 異 結 合 數 位 學 習 國 家 型 科 技 計 畫, 邁 入 第 二 期 的 五 年 計 畫 且 於 2008 年 整 合 成 一 體, 稱 為 數 位 典 藏 與 數 位 學 習 國 家 型 科 技 計 畫 第 四 分 項 數 位 典 藏 與 學 習 之 學 術 與 社 會 應 用 推 廣 計 畫 下 有 六 個 子 計 畫, 地 理 資 訊 應 用 推 廣 子 計 畫 擴 大 深 化 數 位 典 藏 成 果, 推 廣 數 位 典 藏 / 學 習, 並 舉 辦 地 理 資 訊 學 術 應 用 研 討 會 數 位 典 藏 地 理 資 訊 (Digital Archives Geographic Information,DAGI) 任 務 有 : 舉 辦 國 際 學 術 論 壇 時 空 資 料 整 合 應 用 教 育 推 廣 活 5 動 及 應 用 推 廣 機 制 檢 討 ( 賴 進 貴 等,2008) 當 地 圖 形 式 與 功 能 改 變, 由 傳 統 類 比 (analog) 圖 像 轉 變 為 數 值 格 式 並 逐 漸 被 地 理 資 訊 系 統 取 代, 反 映 在 學 術 單 位 的 是 大 學 在 原 有 圖 書 館 地 圖 部 門 外 成 立 全 校 性 GIS 中 心 6, 如 美 洲 美 國 哈 佛 大 學 與 賓 州 州 立 大 學 歐 洲 瑞 典 隆 德 大 學 GIS 中 心 為 代 表, 提 供 教 育 訓 練 諮 詢 服 務 資 料 供 應 與 專 案 服 務 大 學 科 系 整 合 常 見 教 學 方 / 法 有 三 大 類, 如 表 一 : 5 6 為 提 升 大 專 院 校 師 生 對 此 領 域 研 究 興 趣 舉 辦 地 理 資 訊 工 作 坊 : 由 古 地 圖 到 地 理 資 訊, 課 程 內 容 有 : 台 灣 地 圖 典 藏 與 應 用 台 灣 地 圖 座 標 系 統 地 圖 資 料 蒐 集 與 處 理 空 間 資 料 數 化 實 作 環 境 變 遷 地 圖 製 作 在 Google 搜 尋 引 擎 中 輸 入 university GIS center, 可 出 現 筆 連 結 (2008 年 10 月 ) 27

28 世 界 全 圖 資 訊 提 供 者 資 料 庫 區 域 大 比 例 尺 地 圖 高 解 析 度 衛 星 影 像 圖 航 空 照 片 靜 態 主 題 地 圖 視 覺 化 工 具 影 像 展 示 功 能 多 媒 體 展 示 數 值 地 型 模 型 動 態 地 形 展 示 暈 渲 圖 分 層 設 色 圖 彩 色 暈 渲 圖 漁 網 圖 地 形 圖 資 料 整 合 工 具 空 間 資 料 屬 性 資 料 主 題 圖 遙 測 影 像 文 字 資 料 數 字 資 料 變 遷 分 析 區 域 特 色 分 析 環 境 因 子 整 合 分 析 Google Earth 網 路 學 習 發 展 WebGIS 國 土 資 訊 系 統 數 位 典 藏 國 家 型 科 技 計 畫 圖 三 :GIS 的 教 育 功 能 整 理 自 賴 進 貴 邱 顯 晉,2003 方 法 舉 例 優 點 缺 點 採 用 中 研 院 時 空 資 訊 平 台 台 灣 歷 史 文 化 地 圖 系 統 THCTS 或 中 華 時 空 文 明 基 礎 架 構 CCTS 不 需 購 買 專 業 軟 體 缺 乏 屬 性 資 料 採 用 專 業 軟 體 與 主 題 資 料 庫 採 用 免 費 軟 硬 體 資 源 或 結 合 在 地 數 7 位 典 藏 成 果 ArcGIS SuperGIS 應 用 Open GIS 概 念 發 展 的 免 費 軟 8 體 或 新 一 代 軟 體 充 分 應 用 軟 體 分 析 功 能, 依 學 門 與 研 究 領 域 量 身 訂 作 所 需 資 料 庫 與 方 法 進 一 步 與 文 史 藝 術 面 向 結 合, 跨 越 到 影 像 與 多 媒 體 製 作 領 域 表 一 : 人 文 社 會 學 院 常 見 教 學 方 法 ( 整 理 自 郭 俊 麟,2008) 人 文 社 會 科 學 領 域 難 有 技 術 中 心 支 援 或 老 師 研 究 計 畫 挹 注 存 在 軟 硬 體 本 身 限 制, 教 學 設 計 受 限 數 位 典 藏 成 果 公 開 程 度 7 8 如 東 台 灣 歷 史 圖 像 與 GIS 網 站 中 研 院 飛 覽 系 列 Google Earth 加 值 應 用 等 如 Google map/earth 28

29 圖 四 : 台 灣 文 化 生 態 地 圖 網 站 圖 五 : 淡 水 河 溯 源 數 位 博 物 館 計 畫 虛 擬 實 境 3D 地 理 資 訊 系 統, 淡 水 河 模 擬 生 態 程 式 圖 六 : 淡 水 河 溯 源 數 位 博 物 館 網 站 成 果 29

30 逢 甲 大 學 地 理 資 訊 系 統 研 究 中 心 整 合 教 材 內 容 照 片 示 意 圖 片 重 點 與 考 題, 製 作 成 Google Earth 的 kmz 檔, 採 用 kml 的 Ginfo Window 整 合 研 發 數 位 教 材 如 圖 2-15 網 站 平 台 以 模 組 化 9 方 式 進 行 視 覺 化 展 示 與 呈 現, 使 用 者 可 自 行 上 網, 模 組 圖 檔 為 主 配 合 動 畫 說 明 與 互 動 式 功 能 ( 賴 正 偉,2008), 圖 七 為 已 建 置 之 首 頁, 網 址 為 三 種 子 學 校 計 劃 圖 七 : 已 建 置 之 Google Earth 高 中 地 圖 與 GIS 學 習 網 賴 正 偉 雷 祖 強 等,2008 ( 一 )e 世 代 GIS 資 訊 人 才 培 育 計 畫 進 行 的 時 間 為 91 年 10 月 到 92 年 8 月, 計 劃 的 工 作 項 目 如 下 : ( 1) WebGIS 網 站 建 置 ( 6) 校 園 社 區 調 查 ( 2) GIS 資 料 庫 建 立 ( 7) GIS 資 料 庫 整 合 ( 3) 高 中 職 種 子 學 校 選 拔 ( 8) 推 廣 活 動 與 分 享 ( 4) 輔 助 種 子 學 校 ( 9) 成 果 評 估 與 報 告 書 撰 寫 ( 5) GIS 教 育 訓 練 輔 助 種 子 學 校 資 訊 設 備 方 面 由 校 長 教 務 主 任 總 務 主 任 具 名 同 意 支 援, 軟 體 教 育 包 則 由 計 劃 執 行 單 位 台 大 依 計 畫 統 籌 與 專 業 廠 商 採 購 價 美 物 廉 者 陸 續 至 學 校 安 裝 測 試 與 移 轉, 包 括 ArcView8.2 及 搭 配 電 子 地 圖 資 料 庫 -- 學 校 所 在 縣 市 1/25000 數 值 地 圖 學 校 所 在 鄉 鎮 1/5000 數 值 地 圖 全 台 灣 小 比 例 尺 1/ 數 值 地 圖 (e 世 代 GIS 資 訊 人 才 培 育 計 畫 期 末 報 告 書,2003) ( 二 )e 世 代 地 理 資 訊 系 統 (GIS) 推 廣 後 續 計 劃 9 模 組 以 圖 檔 為 主 配 合 動 畫 說 明 與 互 動 式 功 能 加 以 呈 現, 以 ASP.NET 作 為 開 發 工 具, 並 使 用 Google API, 將 教 材 以 Access 建 立 關 聯 式 資 料 庫 數 位 學 習 網 站 的 使 用 者 只 需 安 裝 Google Earth Plug-in 即 可 在 本 機 中 瀏 覽 30

31 延 續 第 一 年 成 果,92 年 10 月 到 93 年 9 月 間 的 e 世 代 地 理 資 訊 系 統 (GIS) 推 廣 後 續 計 劃 內 涵 有 種 子 學 校 輔 導 種 子 學 校 推 廣 成 果 推 廣 研 習 活 動 教 育 推 廣 學 校 十 大 主 題 調 查 校 園 即 時 安 全 系 統 建 置 等 ( 三 )95 年 度 高 中 職 地 理 科 資 訊 融 入 課 程 研 發 與 推 廣 計 畫 種 子 總 召 學 校 台 北 市 立 北 ㄧ 女 中 選 定 區 域 地 理 第 十 二 單 元 台 灣 的 位 置 與 環 境 特 色 設 計 模 組, 主 題 有 交 界 帶 的 地 理 位 置 地 形 與 地 質 特 色 氣 候 特 色 水 文 特 色 生 物 特 色 環 境 生 態 的 脆 弱 性 與 學 生 活 動 以 網 頁 方 式 呈 現, 網 址 為 圖 八 ), 包 含 以 Google Earth 觀 看 台 灣 地 區 地 10 震 偵 測 即 時 顯 示 及 板 塊 界 線 移 動 速 度 ; 利 用 < 地 震 火 山 小 程 式 > 11 觀 看 歷 年 來 地 震 火 山 發 生 地 點 ; 利 用 ArcMap 繪 製 台 灣 立 體 地 形 圖 坡 度 圖 八 : 台 灣 的 位 置 與 環 境 特 色 模 組 網 頁 圖 等 高 線 圖 彩 色 地 形 暈 渲 圖 氣 象 測 站 圖 年 均 溫 等 溫 線 圖 主 題 地 圖 台 灣 與 東 亞 地 區 氣 候 圖 主 要 河 川 分 布 圖 坡 度 及 河 川 分 布 疊 圖 ; 網 路 資 源 如 農 委 會 特 有 生 物 研 究 保 育 中 心 等 的 連 結 ; 利 用 Google Earth 觀 看 中 橫 谷 關 - 德 基 段 ; 並 於 學 生 活 動 中 安 排 蘇 花 高 興 建 的 模 擬 公 聽 會 主 題 地 圖 的 繪 製 過 程 均 以 投 影 片 方 式 供 瀏 覽 教 師 或 學 生 按 圖 索 驥 ( 附 錄 1) 該 校 地 理 科 教 師 於 96 學 年 度 第 二 學 期 以 此 模 組 實 施 教 學 實 驗, 並 對 結 果 進 行 分 析, 四 位 合 作 教 師 有 三 位 具 備 豐 富 經 驗 且 具 備 基 本 資 訊 素 養, 平 時 會 採 用 資 訊 融 入 教 學, 校 內 具 備 充 足 軟 硬 體 及 專 科 資 訊 教 室 選 用 模 組 內 容 時 以 < 地 震 火 山 小 程 式 > 為 例 效 果 顯 著, 學 生 們 反 應 熱 絡 ; 同 時 根 據 學 生 所 填 寫 的 評 鑑 表, 所 有 學 生 皆 同 意 此 模 組 呈 現 方 式 能 引 起 興 趣,96% 認 為 資 訊 融 入 課 程 讓 她 們 更 喜 歡 地 理 課 ( 張 佩 玉 盧 英 超,2008) 四 宜 蘭 高 中 地 理 科 實 際 案 例 ( 一 ) 軟 硬 體 介 紹 專 科 教 室 內 有 兩 台 攝 影 機, 即 時 錄 影 上 課 實 況 -- 包 含 電 子 白 板 教 師 學 生 三 個 鏡 頭, 如 圖 九 ( 底 圖 為 教 科 書 書 商 之 投 影 片 ) 再 配 合 實 物 投 影 機 可 透 過 鏡 頭 直 接 在 考 卷 上 解 說, 或 由 教 師 操 作 一 台 傾 斜 儀 給 學 生 看 透 過 參 與 種 子 計 劃 有 具 體 輪 廓, 隨 後 以 高 中 職 社 區 化 二 十 幾 萬 及 優 質 高 中 兩 筆 經 費 來 源 為 電 腦 教 室 添 購 ArcView9.X 軟 體, ( 二 ) 用 GoogleEarth 與 ArcGIS 繪 製 宜 蘭 高 中 學 生 考 取 大 學 的 分 佈 圖 圖 九 : 專 科 教 室 教 學 影 音 檔 畫 面 右 方 電 子 白 板 與 手 繪 板 書 左 方 學 生 左 上 方 教 師 以 美 國 地 質 調 查 所 USGS 在 Google Earth 提 供 的 即 時 偵 測 軟 體 改 製 為 以 台 灣 為 中 心 程 式 作 者 為 美 國 紐 約 州 立 大 學 研 究 科 學 家 Alan L.Jones, 可 直 接 於 其 網 站 下 載 31

32 繪 製 步 驟 為 : 蒐 集 某 類 型 學 生 高 中 到 大 學 資 料 表 將 資 料 轉 換 為 空 間 資 料 在 google earth 繪 出 將 google earth 繪 出 資 料 轉 為 KML 檔 將 KML 檔 轉 換 為 SHP, 注 意 座 標 投 影 系 統 利 用 Arcgis 開 啟 SHP 檔 將 其 他 屬 性 資 料 附 加 至 SHP 檔 的 資 料 表 中, 製 作 主 題 圖 操 作 過 程 如 投 影 片 介 紹 參 考 文 獻 Bednarz, Sarah W. & Richard Audet( 1999): The status of GIS technology in teacher preparation programs, Journal of Geography,98(2): Suxia Liu & Xuan Zhu( 2008) Designing a Structured and Interactive Learning Enviyonment Based on GIS for Secondary Geography Education. Journal of Geography,107( 1): 蔡 博 文 丁 志 堅 (2005) 新 一 代 地 理 資 訊 系 統 ArcView9.X 剖 析, 台 北 : 仲 琦 科 技 賴 進 貴 (2006) 高 中 職 地 理 科 資 訊 融 入 課 程 研 發 與 推 廣 計 畫 期 末 報 告, 台 北 : 台 灣 大 學 地 理 環 境 資 源 學 系 林 啟 陽 ( 2007) SuperGIS 3 地 理 資 訊 系 統, 地 理 資 訊 系 統 季 刊 vol.1( 1), 3-7, 台 北 : 崧 旭 資 訊 賴 進 貴, 邱 顯 晉 (2003) e 世 代 教 育 與 地 理 資 訊 技 能, 第 七 屆 台 灣 地 理 國 際 學 術 研 討 會 論 文 集, 賴 進 貴 等 ( 2008) 數 位 典 藏 地 理 資 訊, 台 北 : 台 灣 大 學 地 理 環 境 資 源 學 系 郭 俊 麟 (2008) 台 灣 數 位 典 藏 地 理 資 訊 在 教 育 與 資 料 提 供 機 制 之 探 討 從 學 程 工 作 坊 的 規 劃 談 起, 數 位 典 藏 地 理 資 訊 學 術 研 討 會 論 文,67-85 賴 進 貴 (2003) e 世 代 GIS 資 訊 人 才 培 育 計 畫 期 末 報 告, 教 育 部 委 託 張 佩 玉 盧 英 超 (2008) 資 訊 融 入 高 中 職 地 理 課 程 : 以 台 灣 的 自 然 環 境 特 色 模 組 為 例, 第 十 二 屆 台 灣 地 理 國 際 學 術 研 討 會 論 文,A4-3 與 ESRI中 學 教 育 網 站 WinGIS 網 站 台 灣 文 化 生 態 地 圖 網 站 淡 水 河 溯 源 數 位 博 物 館 網 站 Google Earth 高 中 地 圖 及 GIS 學 習 網 TWeb/GIST.html 高 中 職 資 訊 融 入 地 理 課 程 教 學 模 組 宜 蘭 高 中 地 理 教 學 輔 助 平 台 32

33 附 錄 1 95 年 度 高 中 職 地 理 科 資 訊 融 入 課 程 研 發 與 推 廣 計 畫 模 組 範 例 : 台 北 市 立 北 ㄧ 女 中 / 台 灣 的 位 置 與 環 境 特 色 33

34 E 化 學 習 系 統 接 受 行 為 的 相 關 研 究 以 一 所 觀 光 餐 旅 學 院 學 生 為 例 林 裕 增 1 莊 筱 敏 2 3 林 俊 銘 摘 要 本 研 究 探 討 學 生 接 受 遠 距 學 習 系 統 之 行 為 模 式, 以 一 所 觀 光 餐 旅 學 院 全 校 學 生 為 研 究 對 象, 以 科 技 接 受 模 式 (TAM) 及 信 任 研 究 模 式 (TRM) 為 基 礎, 建 構 學 生 E 化 學 習 系 統 之 接 受 模 型 運 用 結 構 方 程 模 式 (SEM) 驗 證 實 證 資 料 與 理 論 模 型 之 契 合 度, 研 究 結 果 顯 示 :(1) 本 研 究 所 提 出 之 模 型 與 實 證 資 料 檢 測 之 後, 證 實 具 有 相 當 優 良 之 模 型 契 合 度, 顯 示 本 模 型 具 極 佳 之 理 論 穩 健 性 與 實 務 適 用 性 ;(2) 主 觀 規 範 與 資 訊 品 質 均 為 影 響 學 生 使 用 E 化 學 習 系 統 之 顯 著 直 接 影 響 因 素 ;(3) 主 觀 規 範 與 信 任 同 時 也 是 輸 出 品 質 易 用 性 認 知 與 有 用 性 認 知 之 間 的 重 要 中 介 變 項 ;(4) 算 計 為 基 礎 的 信 任 制 度 為 基 礎 的 信 任 知 識 為 基 礎 的 信 任 為 組 成 信 任 三 個 重 要 的 子 構 面 ;(5) 主 觀 規 範 有 用 性 認 知 為 系 統 使 用 之 顯 著 直 接 影 響 因 素, 其 影 響 力 順 序 為 有 用 性 認 知 主 觀 規 範 本 研 究 進 行 215 份 樣 本 前 測, 經 修 正 後 正 式 實 施, 總 計 有 效 問 卷 1290 份 研 究 的 結 果 顯 示 易 用 性 認 知 教 材 品 質 有 用 性 認 知 及 主 觀 規 範 確 實 會 影 響 學 生 對 E 化 學 習 系 統 的 使 用, 實 證 的 結 果 與 意 涵 可 提 供 大 專 校 院 發 展 遠 距 教 學 及 企 業 發 展 E 化 學 習 平 台 時 配 套 激 勵 方 案 之 參 考 關 鍵 字 : 科 技 接 受 模 式 E 化 教 學 系 統 結 構 方 程 模 式 信 任 A Study on the Students Acceptance of E learning System A Case of a Tourism and Hospitality College Lin, Yu tsun * Chuang, Hsiao min ** Lin, Chun min ** Abstract This study discusses the students behavior model of accepting E learning system in a hospitality and tourism college. We use technology acceptance model 1 臺 灣 觀 光 學 院 專 任 講 師 2 臺 灣 觀 光 學 院 專 任 講 師 3 臺 灣 觀 光 學 院 專 任 講 師 * Lecturer, Taiwan Hospitality & Tourism College ** Lecturer, Taiwan Hospitality & Tourism College ** Lecturer, Taiwan Hospitality & Tourism College 34

35 (TAM) and trust research model (TRM) as theoretical basis to formulate the students acceptance model. Also, the structure equation model is applied to verify the fitness of real data and the theoretical model. This study proposes the following conclusions: 1. The real data indicate that the model has good fitness in this case. 2. Subjective normalization and information quality would directly affect the students to use the E learning system. 3. Subjective normalization and reliability are the important intermediate variables between the information quality and perceived ease and perceived usefulness. 4. The reliability based on calculation, reliability based on institutions, and the reliability based on the knowledge are three important sub dimensions to formulate trust. 5. Subjective normalization, perceived usefulness and are the directly affecting factors of perceived ease of use. The questionnaire was modified after pre test of 215 samples. The effective sample size is 1290 after the questionnaire implementation. The result shows that the perceived ease of use, teaching material quality and perceived usefulness ad subjective normalization would affect students while using the E learning system. Finally, the results put some suggestions to schools and enterprises to set up their E learning system. Key words: Technology Acceptance Model (TAM), E learning System, Structure Equation Model, Trust 一 研 究 背 景 隨 著 網 際 網 路 的 日 益 蓬 勃 發 展, 促 成 網 路 學 習 的 方 便 性 普 及 性, 然 而 目 前 大 部 分 與 網 路 學 習 相 關 的 研 究, 多 數 著 重 於 系 統 的 建 置 課 程 的 編 製 技 術 或 是 聚 焦 於 學 員 之 學 習 績 效 上, 較 少 有 探 討 學 生 對 使 用 教 學 平 台 之 相 關 行 為 研 究 然 而 學 生 的 廣 泛 使 用 才 是 E 化 教 學 系 統 建 置 的 成 功 關 鍵, 因 此 對 學 生 的 接 受 行 為, 相 當 值 得 探 討 本 研 究 依 據 E 化 教 學 系 統 之 使 用 特 性 及 相 關 文 獻, 建 立 兩 個 外 生 變 數 : 使 用 者 內 在 之 電 腦 知 識 及 其 外 在 之 組 織 制 度, 以 及 兩 個 中 介 變 數 : 使 用 者 對 系 統 之 易 用 性 認 知 (Perceived Ease of Use, PEOU) 及 有 用 性 認 知 (Perceived Usefulness, PU); 最 後, 再 以 因 果 關 係 來 探 討 這 些 變 數 對 使 用 者 之 涉 入 程 度 的 影 響 由 於 目 前 國 內 多 數 學 校 所 推 廣 之 網 路 教 學 平 台 為 旭 聯 公 司 開 發 之 智 慧 大 師 教 學 平 台, 然 而 該 系 統 係 以 UNIX 系 統 為 基 礎 的 平 台, 多 半 未 能 與 校 務 系 統 充 分 結 合, 造 成 教 師 使 用 上 的 不 方 便, 進 而 影 響 教 師 使 用 遠 距 教 學 系 統 的 意 願, 故 本 35

36 文 以 研 究 者 自 行 開 發 之 遠 距 教 學 系 統 ibook 為 系 統 平 台, 針 對 臺 灣 觀 光 學 院 之 學 生 為 研 究 對 象, 進 行 模 式 之 實 證 研 究 本 文 分 五 節, 第 一 節 說 明 本 文 之 研 究 背 景 及 動 機, 第 二 節 為 相 關 文 獻 探 討 與 假 說 建 立, 第 三 節 為 研 究 架 構 與 假 說, 第 四 節 為 資 料 分 析, 最 後 一 節 則 為 結 論 與 建 議 1. E 化 教 學 系 統 二 文 獻 探 討 隨 著 網 際 網 路 的 普 及 與 發 展, 網 路 瀏 覽 器 可 充 分 支 援 各 種 格 式 之 檔 案 如 圖 文 影 像 聲 音 視 訊 簡 報 試 算 表, 使 得 透 過 網 路 存 取 資 料 的 相 關 應 用 程 式 蓬 勃 發 展, 遠 距 教 學 之 應 用 即 為 其 中 之 一, 它 不 僅 可 以 突 破 時 間 與 空 間 上 的 限 制, 達 到 即 時 可 學 與 隨 處 可 學 的 理 想, 亦 可 輔 佐 傳 統 教 室 中 的 現 場 教 學, 更 能 獨 立 建 構 為 虛 擬 教 室, 使 學 習 者 有 多 元 的 選 擇 與 機 會, 也 可 提 升 教 學 品 質, 達 到 學 術 交 流 資 源 共 享 的 目 的 因 此 不 論 在 學 校 或 者 企 業 中, 均 廣 被 使 用 2. 科 技 接 受 模 式 在 有 關 資 訊 系 統 之 使 用 者 行 為 研 究 中, 以 科 技 接 受 模 式 TAM(Technology Acceptation Model, TAM) 之 應 用 最 廣 TAM 是 改 良 理 性 行 為 理 論 (Theory of Reasoned Action, TRA) 模 式 與 計 劃 行 為 理 論 (Theory of Planned Behavior, TPB) 所 發 展 出 來 的, 是 目 前 最 常 用 來 探 討 使 用 者 對 資 訊 系 統 之 接 受 度 及 使 用 意 向 的 模 式 之 一 TAM 以 使 用 者 之 意 向 來 描 述 使 用 者 對 資 訊 科 技 的 使 用 行 為, 該 模 式 主 張 使 用 者 對 系 統 之 易 用 性 認 知 與 有 用 性 認 知 會 直 接 影 響 其 對 該 系 統 的 使 用 態 度, 而 此 使 用 態 度 再 進 而 影 響 其 對 系 統 的 使 用 意 向 (Davis, 1989); 此 外, 使 用 者 對 使 用 系 統 以 提 高 其 工 作 績 效 或 學 習 績 效 之 期 望 主 觀 機 率 (Perceived Usefulness, PU) 也 會 同 時 直 接 的 影 響 其 使 用 意 向 而 使 用 者 對 系 統 之 容 易 學 習 程 度 的 認 知 (Perceived Ease of Use, PEOU) 亦 會 影 響 其 使 用 態 度 即 當 使 用 者 認 知 到 系 統 的 有 用 性 程 度 愈 高 以 及 系 統 愈 容 易 學 習, 則 其 對 該 用 系 統 的 使 用 態 度 與 意 向 會 愈 正 面 TAM 理 論 也 在 後 續 實 證 研 究 中 得 到 支 持 (Adams et. al., 1992) 本 研 究 亦 依 循 Gefen et al.(2003), 將 信 任 的 構 念 視 為 二 階 因 素, 而 將 算 計 為 基 礎 的 信 任 (calculative based) 知 識 為 基 礎 的 信 任 (knowledge based) 與 制 度 為 基 礎 的 信 任 (institution based) 視 為 信 任 的 三 個 子 構 面 及 一 階 因 素 1. 研 究 架 構 三 研 究 架 構 與 假 說 綜 上 所 述, 本 研 究 所 提 出 之 遠 距 教 學 系 統 技 術 接 受 模 型 研 究 架 構 如 圖 1 所 示 36

37 主 觀 規 範 有 用 性 認 知 使 用 教 材 品 質 易 用 性 認 知 圖 1 本 研 究 之 研 究 架 構 2. 研 究 假 說 : 本 研 究 所 提 出 的 研 究 假 說 如 表 1 所 示 : 表 1 研 究 假 說 敘 述 H1 遠 距 教 學 系 統 之 信 任 係 由 知 識 為 基 礎 的 信 任 ( knowledge based ) 所 組 成 H2a 遠 距 教 學 系 統 之 易 用 性 認 知 對 有 用 性 認 知 有 顯 著 正 向 影 響 H2b 遠 距 教 學 系 統 之 易 用 性 認 知 對 信 任 有 顯 著 正 向 影 響 H2c 遠 距 教 學 系 統 之 易 用 性 認 知 對 主 觀 規 範 有 顯 著 正 向 影 響 H3a 遠 距 教 學 系 統 之 信 任 對 有 用 性 認 知 有 顯 著 正 向 影 響 H3b 遠 距 教 學 系 統 之 信 任 對 主 觀 規 範 有 顯 著 正 向 影 響 H3c 遠 距 教 學 系 統 之 信 任 對 使 用 有 顯 著 正 向 影 響 H4a 遠 距 教 學 系 統 之 教 材 品 質 對 有 用 性 認 知 有 顯 著 正 向 影 響 H4b 遠 距 教 學 系 統 之 教 材 品 質 對 信 任 有 顯 著 正 向 影 響 H4c 遠 距 教 學 系 統 之 教 材 品 質 對 主 觀 規 範 有 顯 著 正 向 影 響 H5 遠 距 教 學 系 統 之 有 用 性 認 知 對 使 用 有 顯 著 正 向 影 響 H6 遠 距 教 學 系 統 之 主 觀 規 範 對 使 用 有 顯 著 正 向 影 響 3. 資 料 來 源 與 分 析 方 法 本 研 究 所 使 用 之 遠 距 教 學 系 統 ibook, 是 一 個 以 可 分 享 式 教 材 單 元 (Shareable Course Object, SCO) 為 基 礎, 整 合 校 務 之 學 籍 課 務 出 缺 勤 管 理, 並 提 供 電 子 佈 告 欄 討 論 區 等 一 系 列 功 能 之 遠 距 教 學 系 統 樣 本 為 臺 灣 觀 光 學 院 全 校 學 生, 採 用 網 路 問 卷 的 方 式, 有 效 問 卷 實 得 1290 份 由 於 非 強 制 學 生 使 用 該 系 統, 且 系 統 已 施 行 三 學 期, 符 合 TAM 之 假 設, 故 應 可 適 當 測 量 學 生 使 用 遠 距 教 學 系 統 情 形 37

38 四 資 料 分 析 1. 樣 本 基 本 資 料 分 析 : 經 前 測 215 份 修 正 後 正 式 實 施, 總 計 有 效 問 卷 1290, 依 據 李 克 特 尺 度 (Likert scale) 七 點 量 表 為 基 礎, 刪 除 其 中 之 無 意 見, 以 1 至 6 代 表 程 度 最 低 至 最 高 表 2 樣 本 分 佈 情 形 樣 本 分 佈 情 形 學 生 屬 性 次 數 百 分 比 性 別 男 女 四 技 部 二 技 部 學 制 二 專 部 五 專 部 進 修 部 一 年 級 二 三 四 表 3 信 度 分 析 (Cronbach's Alpha 值 皆 在 0.87 以 上, 顯 示 各 構 面 具 有 相 當 不 錯 的 內 部 信 度 ) Cronbach's Alpha 值 以 標 準 化 項 目 為 準 的 Cronbach's Alpha 值 項 目 的 個 數 Item-Total Correlation Alpha if Item Delete Cronbach s α 整 體 問 卷 (15 題 ) 易 用 性 認 知 我 認 為 ibook 容 易 使 用 我 認 為 ibook 的 操 作 步 驟 是 清 楚 且 容 易 瞭 解 的 我 認 為 利 用 ibook 繳 交 作 業 的 程 序 是 容 易 的 教 材 品 質 我 認 為 ibook 的 教 材 內 容 是 容 易 理 解 的 我 認 為 ibook 的 教 材 內 容 能 提 供 該 科 完 備 的 資 訊 我 認 為 ibook 的 教 材 內 容 能 引 發 我 的 學 習 樂 趣 有 用 性 認 知

39 Item-Total Correlation Alpha if Item Delete Cronbach s α 7. 我 認 為 使 用 ibook 讓 我 的 學 習 更 有 效 率 我 認 為 使 用 ibook 可 以 改 進 我 的 學 習 技 巧 我 認 為 使 用 ibook 可 以 方 便 我 的 學 習 主 觀 規 範 因 為 授 課 老 師 影 響, 所 以 我 使 用 ibook 因 為 同 學 的 影 響, 所 以 我 使 用 ibook 學 校 極 力 推 廣 ibook, 所 以 我 使 用 ibook 使 用 我 經 常 利 用 ibook 來 進 行 學 習 我 經 常 利 用 ibook 來 繳 交 作 業 我 習 慣 透 過 ibook 學 習 其 中, 不 同 性 別 在 各 問 項 皆 無 顯 著 差 異, 而 各 依 變 數 間, 學 生 認 為 ibook 的 操 作 步 驟 是 清 楚 且 容 易 瞭 解 的 (p 值 =0.049); 利 用 ibook 繳 交 作 業 的 程 序 是 容 易 (p 值 =0.001);iBook 的 教 材 內 容 能 提 供 該 科 完 備 的 資 訊 (p 值 =0.005) ;ibook 讓 學 生 的 學 習 更 有 效 率 (p 值 =0.039); 使 用 ibook 可 以 改 進 學 生 的 學 習 技 巧 (p 值 =0.011); 使 用 ibook 可 以 方 便 我 的 學 習 (p 值 =0.011); 學 生 經 常 利 用 ibook 來 繳 交 作 業 (p 值 =0.013); 學 生 並 且 習 慣 透 過 ibook 學 習 (p 值 =0.040) 39

40 圖 2 學 習 系 統 接 受 行 為 結 構 模 式 圖 2. 信 度 與 效 度 分 析 本 研 究 分 別 以 Cronbach's α 信 度 係 數 及 驗 證 性 因 素 分 析 來 說 明 本 研 究 各 主 要 研 究 構 念 其 衡 量 量 表 的 信 度 及 效 度 整 體 而 言, 各 量 表 的 信 度 水 準 均 超 過 Nunnally(1978) 所 建 議 可 接 受 之 0.7 的 水 準 再 者 各 構 念 之 組 合 信 度 與 萃 取 變 異 量 之 值 可 看 出, 各 構 面 之 組 合 信 度 均 超 過 0.7 的 可 接 受 水 準, 且 萃 取 變 異 量 亦 均 超 過 0.5 的 水 準, 表 示 指 標 的 內 部 一 致 性 均 為 可 接 受 3. 整 體 模 型 契 合 度 分 析 本 研 究 採 用 AMOS 6.0 軟 體 進 行 整 體 結 構 模 式 (structural model) 之 評 定 分 析, 主 要 是 以 許 多 學 者 所 提 之 契 合 度 指 標, 判 定 假 設 模 型 與 實 際 資 料 之 契 合 情 形 經 驗 證 本 研 究 的 整 體 結 構 模 式 之 後, 結 果 顯 示, 所 有 指 標 均 已 達 到 可 接 受 之 建 議 值, 甚 而 有 些 指 標 超 過 理 想 建 議 值 甚 多 (AGFI,NFI,IFI,TLI,CFI), 由 此 可 見 理 論 與 本 研 究 模 型 之 契 合 度 甚 佳 40

41 伍 結 論 與 建 議 從 本 研 究 中, 經 由 驗 證, 實 際 資 料 與 假 設 模 式, 切 合 度 高 顯 示 易 用 性 認 知 教 材 品 質 有 用 性 認 知 及 主 觀 規 範 確 實 會 影 響 學 生 對 E 化 學 習 系 統 的 使 用 此 外, 由 結 果 中 亦 可 以 看 出, 在 校 時 間 愈 長, 或 年 級 愈 高, 因 為 使 用 時 間 已 進 入 第 三 學 期, 對 系 統 較 熟 練, 故 易 用 性 認 知 及 有 用 性 認 知 較 高, 使 用 上 也 較 其 他 族 群 高 因 此 建 議 學 校 或 企 業 相 關 單 位 在 發 展 學 習 系 統 時, 注 意 易 用 性 教 材 品 質 極 其 實 用 性, 此 外 師 生 的 廣 泛 使 用, 亦 會 有 其 網 路 效 用 及 擴 散 效 果, 會 使 使 用 度 提 高 此 外, 使 用 系 統 愈 久, 熟 悉 度 愈 高, 愈 覺 得 系 統 易 用 及 有 用, 因 此 在 新 導 入 系 統 時, 不 妨 加 入 一 些 誘 因, 鼓 勵 使 用 者 廣 為 使 用, 則 經 由 一 段 時 日 後, 就 更 容 易 推 廣 系 統 參 考 文 獻 Adams, D. A., Nelson,R., Todd, P, Perceived usefulness, ease of use, and usage of information technology: a replication, MIS Quarterly, 1992 Davis, F. D., A Technology Acceptance Model for Empirically Testing New End-User Information Systems: Theory and Results, Doctoral Dissertation, Sloan School of Management, Massachusetts Institute of Technology, Davis, F. D., Perceived Usefulness, Perceived Ease of Use, and User Acceptance of Information Technology, MIS Quarterly, 13, 3, 1989, Gefen, D., Karahanna, E., and Straub, D. W., Trust and TAM in Online Shopping: An Integrated Model, MIS Quarterly, 27, 1, 2003, Nunnally, J. (1978). Psychometric Theory (2d ed). New York: McGraw-Hill.. 41

42 附 錄 一 題 目 統 計 資 料 平 均 數 標 準 差 個 數 1. 我 認 為 ibook 容 易 使 用 我 認 為 ibook 的 操 作 步 驟 是 清 楚 且 容 易 瞭 解 的 我 認 為 利 用 ibook 繳 交 作 業 的 程 序 是 容 易 的 我 認 為 ibook 的 教 材 內 容 是 容 易 理 解 的 我 認 為 ibook 的 教 材 內 容 能 提 供 該 科 完 備 的 資 訊 我 認 為 ibook 的 教 材 內 容 能 引 發 我 的 學 習 樂 趣 我 認 為 使 用 ibook 讓 我 的 學 習 更 有 效 率 我 認 為 使 用 ibook 可 以 改 進 我 的 學 習 技 巧 我 認 為 使 用 ibook 可 以 方 便 我 的 學 習 因 為 授 課 老 師 影 響, 所 以 我 使 用 ibook 因 為 同 學 的 影 響, 所 以 我 使 用 ibook 學 校 極 力 推 廣 ibook, 所 以 我 使 用 ibook 我 經 常 利 用 ibook 來 進 行 學 習 我 經 常 利 用 ibook 來 繳 交 作 業 我 習 慣 透 過 ibook 學 習 附 錄 二 項 目 總 和 統 計 量 Model Fit Summary CMIN Model NPAR CMIN DF P CMIN/DF Default model Saturated model Independence model RMR, GFI Model RMR GFI AGFI PGFI Default model Saturated model Independence model

43 Baseline Comparisons Model NFI RFI IFI TLI Delta1 rho1 Delta2 rho2 CFI Default model Saturated model Independence model Parsimony-Adjusted Measures Model PRATIO PNFI PCFI Default model Saturated model Independence model NCP Model NCP LO 90 HI 90 Default model Saturated model Independence model FMIN Model FMIN F0 LO 90 HI 90 Default model Saturated model Independence model RMSEA Model RMSEA LO 90 HI 90 PCLOSE Default model Independence model AIC Model AIC BCC BIC CAIC 43

44 Model AIC BCC BIC CAIC Default model Saturated model Independence model ECVI Model ECVI LO 90 HI 90 MECVI Default model Saturated model Independence model HOELTER Model HOELTER HOELTER Default model Independence model 7 8 Minimization:.031 Miscellaneous:.141 Bootstrap:.000 Total:.172 附 錄 三 因 素 分 析 KMO 與 Bartlett 檢 定 Kaiser-Meyer-Olkin 取 樣 適 切 性 量 數.875 Bartlett 球 形 檢 定 近 似 卡 方 分 配 自 由 度 171 顯 著 性

45 Flash 電 子 書 融 入 隱 藏 式 內 容 對 閱 讀 動 機 影 響 之 研 究 盧 姝 如 黃 郁 翔 國 立 台 北 教 育 大 學 國 立 台 北 教 育 大 學 數 位 科 技 設 計 學 系 數 位 科 技 設 計 學 系 ( 含 玩 具 與 遊 戲 設 計 碩 士 班 ) ( 含 玩 具 與 遊 戲 設 計 碩 士 班 ) lu@tea.ntue.edu.tw osanaosana@hotmail.com 摘 要 以 往 的 電 子 書 軟 體 主 要 功 能 著 重 於 提 供 高 質 感 多 感 官 的 閱 讀 經 驗, 然 而 這 些 功 能 對 於 平 時 有 接 觸 流 行 電 玩 遊 戲 的 青 少 年 來 說 可 謂 理 所 當 然, 上 述 功 能 便 不 足 以 令 讀 者 融 入 電 子 書 內 容 情 境, 而 多 數 電 子 書 之 內 容 設 計 皆 為 單 線 式, 此 種 電 子 書 展 現 內 容 的 功 能 便 與 一 般 書 本 無 異 在 電 玩 遊 戲 中 經 常 設 計 了 一 些 隱 藏 的 內 容, 當 玩 家 進 行 遊 戲 時 滿 足 了 必 要 條 件 後, 就 能 夠 欣 賞 到 隱 藏 的 內 容, 目 的 是 希 望 能 帶 給 玩 家 驚 喜 以 及 更 多 的 樂 趣, 本 研 究 將 此 稱 為 隱 藏 式 內 容 功 能 本 研 究 探 討 隱 藏 式 內 容 功 能 對 於 電 子 書 讀 者 閱 讀 意 願 之 影 響, 藉 由 實 作 隱 藏 式 內 容 功 能 之 Flash 電 子 書 為 閱 讀 介 面, 當 電 子 書 讀 者 進 行 閱 讀 時, 在 滿 足 作 者 設 定 之 條 件 後, 電 子 書 會 展 示 隱 藏 的 內 容 令 使 用 者 感 到 驚 喜, 藉 此 影 響 讀 者 的 閱 讀 動 機 本 研 究 期 望 具 有 隱 藏 式 內 容 功 能 之 電 子 書, 相 較 於 相 同 內 容 不 具 隱 藏 式 內 容 功 能 的 電 子 書 或 是 實 體 書 能 更 加 吸 引 讀 者 進 行 閱 讀, 以 此 拋 磚 引 玉 使 得 更 多 電 子 書 的 作 者 們 利 用 此 一 功 能, 設 計 出 內 容 更 加 豐 富 有 趣 的 電 子 書 關 鍵 詞 : 電 子 書 閱 讀 介 面 閱 讀 經 驗 閱 讀 意 願 閱 讀 動 機 1. 前 言 大 部 分 電 子 書 的 內 容 與 設 計 大 多 離 不 開 傳 統 書 本 的 單 線 式 閱 讀, 雖 然 可 以 搭 配 良 好 的 操 作 介 面 與 多 媒 體 呈 現 的 方 式, 讓 讀 者 感 受 到 方 便 與 多 感 官 的 閱 讀 經 驗, 但 是 這 並 沒 有 完 全 發 揮 出 電 子 書 所 應 具 有 的 數 位 化 優 勢 傳 統 書 本 在 閱 讀 上 少 有 重 複 閱 讀 的 動 機 設 計, 外 在 因 素 影 響 個 體 進 行 重 複 閱 讀, 最 常 見 像 是 教 師 要 求 學 生 熟 讀 課 本 才 能 在 考 試 中 獲 得 好 成 績 而 內 在 因 素 經 常 是 為 了 興 趣 自 我 滿 足 本 研 究 藉 由 結 合 隱 藏 式 內 容 概 念 於 電 子 書 中, 期 望 能 使 讀 者 感 到 驚 喜 之 餘, 增 加 電 子 書 閱 讀 次 數, 並 且 與 同 儕 分 享 發 掘 隱 藏 內 容 的 心 得, 增 加 單 一 電 子 書 的 價 值 2. 文 獻 探 討 2.1 閱 讀 動 機 閱 讀 動 機 可 定 義 為 引 起 個 體 閱 讀 活 動, 並 促 使 此 閱 讀 活 動 朝 向 閱 讀 理 解 的 目 標 進 行 的 內 在 歷 程 ( 林 建 平,1995) 個 體 對 自 己 閱 讀 能 力 之 察 覺, 並 對 閱 讀 工 作 願 意 去 追 求 成 功 的 一 種 想 法 ( 黃 智 淵,2003) 閱 讀 的 理 由 ( 連 國 樑,2006 莊 雅 雯,2002) 誘 發 學 生 進 行 閱 讀 活 動 維 持 閱 讀 活 動, 在 閱 讀 活 動 中 個 體 可 以 逐 漸 達 到 一 個 自 我 設 定 的 目 標 ( 黃 家 瑩,2006), 依 據 李 素 足 (1999) 閱 讀 動 機 可 分 為 : 1. 內 在 閱 讀 動 機 : 誘 發 讀 者 進 行 閱 讀 活 動 的 內 在 因 素, 例 如 : 閱 讀 興 趣 求 知 慾 等 2. 外 在 閱 讀 動 機 : 誘 發 讀 者 進 行 閱 讀 活 動 的 外 在 因 素, 例 如 : 獲 得 他 人 的 讚 美, 課 業 成 績 提 昇 等 45