淺談數位時代3D技術的變化

/黃俊榮,世新大學數位多媒體設計學系專任講師

3D電腦動畫是數位內容產業與文化創意產業中,最複雜的一種高階技術。坊間電腦動畫訓練課程收費高昂,卻也是相關在職人士趨之若鶩的專業技能。一般來講Maya是電腦動畫最耳熟能詳的電腦軟體,雖然3DMax也是可以拿來製作動畫,但卻是比較常被運用在創造遊戲領域的製作。常常很多學生連製作電腦動畫的概念與電腦軟體都分不清楚,往往誤以為3D動畫比2D動畫成本高,其實是不正確的觀念。所有動畫製作成本與製作過程都是一樣煩瑣的,很多人喜愛看動畫又搞不清楚2D、3D真正的區別,再加上現在除了3D電腦動畫外還有更多3D數位內容的相關產品讓社會大眾混淆。3D電腦動畫內容與3D技術的應用於教學是一種趨勢,最彰顯的擴增應用就屬現在日漸普遍的虛擬實境了。

  • VR ( Virtual Reality ) 虛擬實境:VR是模擬出一個真實感很高的空間,要讓使用者感覺產生好像處在現實中一般的錯覺。
  • AR ( Augmented Reality ) 擴增實境:AR是由VR所衍生出來的一種技術,它是一種將虛擬資訊擴增到現實空間中的技術,但是它所強調的不是要取代現實空間,而是在現實空間中添加一個虛擬物件,藉由攝影機的辨識技術與電腦程式的結合,使用設定好的圖片出現在鏡頭裡面,就會出現對應的虛擬物件。
  • MR ( Mixed Reality ) 混合實境:MR是把現實世界與虛擬世界合併在一起,從而建立出一個新的環境以及符合一般視覺上所認知的虛擬影像,在這之中現實世界中的物件能夠與數位世界中的物件共同存在並且可以即時的產生互動。

VR的應用已經非常普遍,目前最大宗的依然是在遊戲產業,主流的類型像是射擊、競速、解謎、RPG角色扮演、模擬、格鬥等遊戲情態發展。隨著效能提高、螢幕加大與畫質提升,讓智慧型手機結合VR 變得可行。但是近年來隨著電腦3D科技日新月異,目前不需要配戴任何載具就可以獲得全3D 的沉浸式體驗,所謂的裸視3D技術就因應而生。那麼為什麼可以不用戴眼鏡了?其實道理很簡單,我們之所以感覺到這個世界是個立體空間,是因為我們的左右眼各看到的影像有些微的不同,即所謂的「視差」,大腦則將這個差異解讀成深度(depth),並產生立體的視覺。在2D螢幕上播放的影片或遊戲並沒有包含這種深度的資訊,所以我們看起來會覺得是平面的。由於身旁友人最近購買了Sony BRAVIA的4K電視, 所以稍微做了一些功課才瞭解目前市場上4K電視螢幕顯示器價格與品牌琳琅滿目。最開始被叫做4K,是因為兩種解析度格式(3840×21604096×2160),都在4000左右,所以稱作4K1080p對一般人來說已經是很高解析度的畫質了,4K就是下一個世代的規格。最近裸視3D電視又再加入了4K的超高畫質。新一代裸視3D電視,最特別之處是使用了精密的3D雙凸透鏡技術進行顯影並且在4K電視屏幕的前方,放置一塊幾近1cm厚度的玻璃片,就是利用它做成光的折射效果,從而模擬出3D效果。

蘋果之前推出了最新一代Apple TV 產品後,相信不少果粉相當興奮,因為最新一代的產品終於加入了App Store,配合A8 處理器,可以更流暢地使用裝置,不過最讓人失望的就是Apple TV 並沒有支援最新的4K 電影,為何蘋果沒有在Apple TV 中加入4K 電影呢?因為4K電視尚未普及還有目前沒有足夠的片源,另外Apple TV 播放電影,主要使用網上播放的方式來進行,就以美國為例,全美國的平均上網連接速度是12.6 Mbps,即使使用目前的壓縮技術,4K 影片還是需要20 Mbps 的速度才能穩定播放,對於觀眾來說,如果播放影片時經常停頓絕對是無法忍受的。還有處理器效能無法應付4K 遊戲內容,基於以上原因所以Apple TV目前才沒有投入4K市場,相信一旦4K電視普及化之後, 無論是裸視3D電視還是4K電視都將改變未來娛樂視聽的習慣!

3D裸視化電視

以往在電影院看3D電影或是在國外環球影城體驗4D體感遊樂設施觀看投影特效,都必須戴上立體眼鏡載具才能夠享受視聽效果。隨著科技的進步,為了滿足現代人對影音的要求,不需要藉由任何立體眼鏡的裸視3D技術,就因應而生。目前不少業者投入這項新技術的研發,簡單來說就是在液晶顯示螢幕疊加上一塊視差屏障面板,這樣就可以讓雙眼看到不同的影像,讓雙眼不用戴上載具也可以看到逼真的視覺效果。這項技術最早由日本夏普Sharp商品化使用在任天堂3DS掌上型遊樂器, 裸眼3D運用技術廣泛,日本三芝Toshiba2010年推出過全球第一個裸眼液晶電視商品,接著韓國在2012年世界行動通訊大會上發表一款裸眼3D手機之後,宏達電也相繼推出HTCEvo 3D手機,就是由鴻海富士康集團生產。鴻海董事長郭台銘與美國總統川普在白宮聯合召開記者會,宣布未來4年內將在美國投資100億美元,第一步選擇在威斯康辛州打造世界最先進的液晶顯示(LCD)面板廠,也積極佈局3D手機市場企圖打造一個3D立體生態圈, 看好未來可以大規格商業化,所以裸眼3D技術絕對會形成了一股未來影音的新革命熱潮!

21105424_10155490170782906_989195327801320523_n

目前3D裸視技術同樣是運用雙眼視差的原理,透過螢幕本身的光學技術,來達到讓雙眼接收不同畫面的目的。主要可分為三種方式,視差屏障式(Parallax Barriers)、柱狀透鏡式(Lenticular Lenses)及指向光源式(Directional Backlight)。然而裸視3D的概念就是把3D眼鏡放在電視裡,在電視螢幕上放置了條紋式屏障,左右眼經由屏障會看到深度不一的內容而產生視差,形成躍然於紙上的3D效果。在加州舉行的SIGGRAPH電腦圖學和互動技術會議中麻省理工學院(MIT)電腦科學暨人工智慧實驗室(CSAIL)與以色列的魏玆曼科學研究所(Weizmann Institute of Science)聯手,就曾展示名為Cinema 3D的電影螢幕,該螢幕利用了鏡片與鏡子的特殊排列,所在在不久的未來,有近視戴眼鏡的觀眾就可以坐在IMAX電影院裡觀賞3D電影而不必再配戴擾人的雙層3D眼鏡了。一般民眾也可以更無拘無束地享受3D裸視的影音效果!

3D裸視化遊戲

SuperD裸眼懸浮3d BOX遊戲影院是一款3D Box 裸眼娛樂終端遊戲機台,它藉由app軟體與手機連結,基本上它也是藉由收機鏡射投影功能去操控電腦上的一款影音娛樂裝置。即將要發表的iphone8也讓所有果粉們引頸期盼。美國Apple最新通過的ㄧ項專利,就是企圖要掌握未來裸視3D的最新開發專利,ㄒ預估這項專利未來可能應用在行動裝置上。雖然說這項技術目前還只是專利,相信未來很快就會被應用在實際產品上。一旦真的實現開發應用在Apple 產品上,相信對智慧行動影音市場來說可能將是另一個震撼彈。

3D動畫投影

所謂裸視3D顧名思義就是不用靠戴眼鏡就可以用肉眼享受3D立體視覺震撼效果。另外一種用肉眼就可以享受到3D動畫的視覺魔術,叫做3D光雕立體投影藝術。最近國外很多知名大廠牌的汽車發表會喜歡用動畫投影效果來帶給觀眾視覺感官的震撼。這種運用project mapping的3D動畫技術通常是指即時感受浮空光雕投影藝術創意的展現。總之不管是2D也好3D也罷,創意內容都是由硬體、軟體以及動畫本體內容是三項條件構成的,這三者相輔相承的重要性會影響到產品的品質。想要有好的創意效果,這三項元素缺一不可。所以3D是三度立體空間構成的代名詞,它可以是存在於電腦軟體也可以在電視介面中出現,最主要還是需要透過靈魂之窗來成像,再配合未來各種數位內容周邊商品的發揮,相信日後不止是4D甚至有可能產生5D的感官享受。

21078388_10155490165932906_331201016221172813_n

圖片來源:BMW 3 Series F30 Mapping Presentation

3D技術在行動裝置上的未來為何?

未來的智慧手機始終讓人有很多想像空間,裸視3D投影技術雖然在短時間還不太可能在大螢幕上被廣泛運用,但是智慧手機製造商已經開始想辦法讓它發光發熱了。傳聞蘋果手機iphone 8 即將在2017年9月12日發表,其中會用「Face ID」來取代先前「Touch ID」(指紋辨識)的功能。為了完善這項新設計,iPhone 8 會配有一枚3D 感測器,運用紅外線感測器,以輔助低光下的臉部辨識,這將會是令人期待的創新技術。如果再搭配各種app的變化,使用者或許可以創造出屬於自己的個性化人臉貼圖甚至個人化3D動畫角色。不管未來手機造型如何變化,3D投影的應用勢必在未來的行動裝置上佔有一席之地。有一天或許手機也會如同虛擬實境的眼鏡載具一樣,被其他的擴增技術所取代,消失在競爭劇烈的3D世界中。彷彿就像尼采的「虛無主義」一樣,否定用價值的字眼來描寫世界的意義。所謂「形式」、「結構」、「價值」只是人為的解釋和設計,並非世界本身所有。隨著真實的載具被取消,我們也取消了表象世界,也許屆時我們才是真正的進入到所謂的虛擬實境。

21105989_10155490129267906_7071099725562769294_n

作者黃俊榮講師

美國舊金山大學電腦藝術碩士

現任

世新大學數位多媒體設計系專任講師

曾任

國立台灣藝術大學圖文傳播學系兼任講師韓國世宗大學遊戲設計系講師世新大學多媒體中心動畫總監漢唐樂府南管古典樂舞團動畫導演

研究專長

電腦動畫製作/視覺規劃/跨界動畫投影藝術/人體素描

(本文圖片來源:cc)

隨時補充新觀點,《立報傳媒》Line→http://bit.ly/2YyjUW1