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「可以看我,不要看QR Code嗎?」—擴增實境的辨識,科幻成真的最後一哩路?

PanSci_96
・2016/03/08 ・1890字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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目前擴增實境運用在日常生活還十分稀少,圖為使用GPS定位系統作為辨識工具來指路。圖/flickr @plantronicsgermany
目前擴增實境運用在日常生活還十分稀少,圖為使用 GPS 定位系統作為辨識工具來指路。圖/flickr @plantronicsgermany

文/曹盛威 | 國立交通大學教育所科學教育組

擴增實境,指得是將虛擬物件投射至現實中的技術,像是「遊戲王」中的立體影像裝置(去年已有神人完成決鬥盤與投影系統),或是去年的 IKEA 型錄,不過這只是一部份。

擴增實境的物件不一定是 3D 立體影像(只是最多人用,也較有互動性),其原始概念是在你眼前加入現實中沒有且可以即時互動的虛擬訊息,比如上面的血量、防禦、時間,或是將準星對到隊友身上跑出隊友的相關資訊。

前些日子一度爆紅的 google glass 已能讓擴增實境在真實世界中顯示虛擬訊息,但還有一個功能並不完善,那就是直接在真實物體上顯示正確的虛擬訊息。以CS的遊戲畫面來說,就是我們還無法讓準星(鏡頭)對準隊友(真實物體)後正確顯示相關資訊(虛擬物件)。

為什麼不行?人與機器在辨識物體上的差異

心理學將人辨識物體的方式分為「由下至上」與「從上到下」這兩種模式(注意,接下來的敘述富有無聊的哲學意味)。

「由下至上」指的是我們先是辨認出各種「特徵」,根據這些特徵進行辨認,這是一種被動的處理方式(也可以說,較為客觀)。例如:看到一個有著四條腿、毛茸茸還搖著尾巴又汪汪叫的東西,我們便能說這是一條狗。

「從上到下」則反過來,透過「情境」採取主動詮釋的方式(較為主觀),依據內心的期望來對接受的訊息進行解釋。比如在吧台上,擺著兩大罐開過的高粱以及一整排裝滿透明液體的 shot glass,你馬上認定這透明液體就是高粱,但實際上你並沒有足夠多的資訊來辨認;如果把 shot glass 換成平常的玻璃杯,旁邊也沒有任何高粱酒瓶,你或許就會認為這只是一杯白開水。

辨認就是識別出「特徵」與「情境」這兩件事。對人來說,辨識是兩種過程交互進行的結果,但對機器就不是這麼一回事了,機器只有識別「特徵」的能力。因此同一物體只要看起來不一樣(換個角度或是光源不一樣),機器就會有判別上的困難。

解決方法-識別碼與機器學習

IKEA 的型錄影片中,我們可以看到使用者將 IKEA 型錄放在地上,device 偵測型錄並顯示相對應的虛擬物件,這就是「識別碼」的概念(QR Code、二維條碼、RFID 等技術)。既然機器只能辨識「特徵」,就為現實物體安上一個機器能夠明確辨識的識別碼,這樣問題就迎刃而解了!

不過這樣的方法治標不治本,主因是「想要在哪裡顯示虛擬物件,就要在那裡找到 QR Code」,想一下賽亞人偵測戰鬥力時,還要跟對方說「抱歉我找不到你的 QR Code」,實在是很不直覺又不帥氣阿!

但識別碼仍當前是解決辨識問題最常使用的方法,不只是電腦容易判讀,對人來說也容易製作。識別碼的相關技術也還在持續發展中,比如用紅外線感應的隱形識別碼,可以讓真實物體不會再有醜醜的條碼。

而另一個方法是讓機器也能搞懂複雜情境的能力,這涉及到已經被科幻小說寫到爛的人工智慧。而在工程領域,「機器學習」正是嘗試讓機器也能玩閱讀空氣的跨領域學科,但不要忘了機器基本上還是只有辨識「特徵」的能力,機器學習只是將複雜的真實情境簡化成機器能辨識的特徵。

所以該如何讓機器進行學習?其實跟人的學習一樣,不外乎是從經驗中(數據)找出共通點,並作為之後判斷的標準。比如說你跟朋友約見面,朋友經常晚十分鐘才到,那下次約見面時你就會去衡量自己要不要準時赴約,如果把他寫成機器邏輯,那會是「跟別人約見面要準時,但如果是你朋友的話,可能要晚十分鐘才對。」(如果對這部分有興趣,可以參考深度學習──人工智能的現在與未來)。

是最後一哩路?還是走不完的一哩路?

Microsoft HoloLens。圖/flickr @Microsoft SwedenMicrosoft HoloLens。圖/flickr @Microsoft Sweden

擴增實境從提出至今也過了二十年,許多成像與體感操作技術都在突飛猛進,但在辨識技術上卻沒飛的那麼快,這也使得擴增實境的運用大多還是在娛樂媒介上面,像今年 E3 展上,Microsoft 開發的 hololens,把 Minecraft 的世界直接投影在會場上並用體感進行操作;但在日常生活中,辨識技術的不足將使得擴增實境的便利性不佳,如果帶 google glass 還要找商品條碼才能看到價格,我為什麼不直接看櫃子上的價格告示牌呢?

人類技術能不能突破機器辨識上的落差,成為這最後一哩路最重要的關鍵,究竟這真的是最後一哩路,還是走不完的一哩路,還有待那些資料科學家們來為我們解答。

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威
審校:陳妤寧

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機器上放包「綠乖乖」就能保佑運轉?為何放「黃乖乖」就母湯?——《臺灣都市傳說百科》
蓋亞文化_96
・2021/08/26 ・2893字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 作者/楊海彥, 謝宜安, 阮宗憲, 臺北地方異聞工作室 

聽說必須在機器上擺放乖乖,機器才會乖。乖乖必須是綠色的,要是擺錯,機器就會出事……

圖/©臺灣都市傳說百科 / 楊海彥、謝宜安、阮宗憲 [臺北地方異聞工作室] 作 / 葒 插畫 / 蓋亞文化出版

零食「乖乖」已經成為機房中不可或缺的重要物品,有時還是被准許進入機房重地的唯一食物。這是因為,人們相信「乖乖大神」可以保佑機器乖乖運行。網路上流傳著一些經驗,告誡人們必須擺放乖乖:曾經,某個新來的職員不小心把放在機器上的乖乖當零食吃了,這害得公司裡其他人大驚失色,告誡他「不可以拿機器上的乖乖來吃」。果然,乖乖被吃的這日下午,機器就故障了好幾次……除此之外,也有「某天機房大當機,所有機器都故障,只有放了乖乖的那個機器順利運行」的事情發生。

「在機器上放置乖乖」有一些規矩:首先,只能選擇奶油椰子口味的乖乖,因為奶油椰子口味的綠色包裝,代表機器順利運作時亮的綠燈。要是放錯成黃色的五香乖乖,或是紅色的巧克力乖乖,則機器很可能會故障。其次,乖乖不可以過期,要是過期了而沒有替換,也會使乖乖無法順利發揮效果。最後,乖乖當然不能吃掉——那是對乖乖大神的冒犯行為,容易招致慘劇。

綠色乖乖遍布臺灣各地,只要是機器存在的地方,無論是最常見的電腦機房,或是錄音室主機,甚至是提款機,都會出現乖乖的身影。乖乖創立於一九六八年,在那之前,顯然不可能有此習俗。那麼,這一新興習俗是從何時開始的呢?

「機器放乖乖」最早的公開記載,可能是二○○三年的副刊文章〈怕當機?來,放一包乖乖〉。這篇文章討論了許多降伏電腦的神祕儀式,也提到了「台灣許多企業的機房,常在伺服器上放上一包乖乖,藉此降低伺服器的故障機率」。看來這時放乖乖的習慣,已經流傳了一陣子。可能在一九九○年代末,已有此習慣。二○一一年新聞〈明新機房 供奉乖乖防故障〉報導的細節佐證了這一點:明新科技大學的電算中心因「謝絕飲食,卻在機器上放置乖乖」而被報導,受訪的電算中心盧主任說他「從讀博士班就在研究室擺綠色乖乖」,因此接任後,也在電算中心內放置乖乖。從盧主任的學歷與經歷推算,「機器放乖乖」的行為,一九九八年前已存在於交通大學中。

二○○四年後,「機器放乖乖」的相關報導增多。二○○四年二月總統大選前,戶政事務所正忙著造冊,因為擔心電腦在緊要關頭當機,將乖放在電腦前面。除了電腦以外,乖乖也被認為對提款機有效。二○一一年基隆某銀行有一台自動櫃員機常故障,維修人員因此在機體內放置兩包乖乖。這兩包乖乖卻因為維修時被拍照上傳,引起熱議後被迫移除。除了用來鎮壓機器以外,乖乖也被延伸出其他妙用。例如二○一四年的《自由時報》報導,雲林虎尾警局因境內發生兩起重大死亡車禍,有人提議擺放代表「綠燈行」的綠色乖乖求平安,局內因此擺放了五包乖乖。然而據說,某天巡官開了一包乖乖解饞,隔天就發生一起死亡車禍。

五香乖乖造句包放在輸送帶上,祈望降低輸送帶故障率、增加產能;但黃色包裝的乖乖形似黃色警示燈,可能會有反效果。圖/Wikipedia

乖乖有時被尊為真理,有時被斥為迷信。傳說違反乖乖禁忌的最大一次懲罰,發生在二○○九年:二○○九年一月三日,桃園機場移民署的境管電腦大當機,當機持續三十六小時,使得移民署被迫進行人工作業。此事備受批評。一名暱稱為「生魚片」的網友,數日後在社群網站噗浪上講述了「一個血淋淋的乖乖事件」:負責移民署電腦維修的外包廠商在交接之時,因為預期將要離開,順手吃掉了機房裡的乖乖。這則個人記錄,使電腦大當機事件因乖乖而染上神祕色彩。或許事件發生只是巧合,但時機之湊巧,太像乖乖大神的神蹟。

違反乖乖禁忌的嚴重性,常使人感覺「寧可信其有,不可信其無」。這就是乖乖大神存在的原因。若是有人質疑乖乖只是迷信,工程師就會出面告誡:是真的有用,你遇到就知道。在這個科技時代,與「電腦故障」的後果相比,買乖乖求保佑成本低又輕鬆,哪怕只是萬分之一有用,也值得一試。可以說,本來就存在著「祈求電腦運作順暢」的人心需求,乖乖剛好填補了那個需求。前面所提二○○三年的副刊文章〈怕當機?來,放一包乖乖〉,提到了眾多祈求電腦順利運行的祕法:一位研究生會在開機時片刻不離,他相信電腦只要離開視線就會當機;某處室將維修人員的照片放在經常卡紙的印表機上;一位大學生會在開機時安撫電腦「今天要乖乖工作喔」……這些都與放置乖乖有異曲同工之妙。除此之外,「電腦符咒」也是一種做法:二○○四年報導,不少上班族在電腦上貼「永不當機」符咒保平安。二○一三年的東森新聞也提到,宜蘭殯葬所管理處辦公室中,貼著「可愛的電腦乖乖」符咒,貼了好多年。

電腦在一九九○年代大量進入人們的生活,很快地,各種文書工作都從紙本進化成電子。無論是公家機關,或是私人企業,電腦都在其中扮演極為重要的角色。但是與人們朝夕生活的電腦,以人類長遠的歷史來說,其實是十分嶄新的科技。而電腦的不安定性,也讓人們對它極為頭疼。或許正是因此,才有了放乖乖的祕技。只要人們還無法解決「電腦無端故障」的問題,乖乖大神就會繼續存在。而人們要讓電腦不故障,簡直是不可能的。

因此乖乖大神仍存在於今日,成了無神的科技領地中,最有影響力的神。二○二一年,《BBC》撰文報導臺灣「乖乖作為幸運符」一事。顯然乖乖迷信,已經成了臺灣這塊科技與信仰之島上,美麗而獨特的文化現象。

參考資料

1. hayate43,〈關於乖乖大神的真人真事〉,mobile01 論壇,二○○八年七月二十七日

2. 蕭翔鴻,〈怕當機?來,放一包乖乖〉,《中國時報》,二○○三年八月十九日,第 E6 版

3. 王慧瑛,〈明新機房 供奉乖乖防故障〉,《聯合報》,二○一一年一月二十日,AA4 版

4. 盧裕溢,〈正溫度電阻係數熱敏電阻器的製程與電性〉(國立交通大學電子工程學系博士論文,一九九八年)

5. 鄭文正,〈乖乖拜電腦 選舉人造冊別當機〉,《聯合報》,二○○四年二月二十日,B2 版

6. 邱瑞杰,〈提款機別當機! 內藏乖乖鎮壓〉,《聯合報》,二○一一年十月二十八日,A16 版

7. 廖淑玲,〈有「擺」有保庇?5包乖乖讓車禍絕跡〉,《自由時報》,二○一四年七月八日

8. 沈旭凱,〈電腦符咒 祈求不當機〉,《聯合報》,二○○四年八月六日,B1版

9. 戴志堅、黃書葦,〈保佑「電腦要乖乖」 宜蘭縣殯儀館貼滿符咒〉,《東森新聞》,二○一三年十一月二十八日

10.〈乖乖好神傳奇〉,蘇老碎碎念,二○○九年一月九日

——本文摘自《台灣都市傳說百科,2021 年 8 月,蓋亞文化

蓋亞文化_96
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蓋亞文化,記憶與想像的國度。成立於2001年,致力於挖掘、出版台灣與香港、中國的華文原創作品,同時也譯介歐美日韓書籍。 2009年起,新增圖文漫畫品牌(原動力出版),透過圖像說故事,累積原創漫畫能量。 不論是文字作品或圖文漫畫,我們期許透過精準選書與合宜的編輯行銷,提供讀者多元題材的閱讀樂趣, 在作者與讀者,個人與社會,這個世界與其他世界之間,扮演文化傳遞者的角色。

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「掃」一下、「嗶」一聲、乘客滿出來!電子票證如何辦到隨刷隨進?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/08/09 ・3366字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文由 交通部鐵道局 委託,泛科學企劃執行。

悠遊卡「嗶」一下上公車、 eTag 不需等待就能收取高速公路通行費、防疫期間進出公共場所「掃」一下完成實聯制登記,甚至買完高鐵車票後還能用手機取得專屬 QR CODE 快速通關!隨著科技進步和智慧型手機的興起,人們開始以電子票證取代傳統紙本票卷,只要一支手機或是一張卡就能到達任何你想去的地方。

臺灣目前常用的電子票證主要有兩大類,高鐵、台鐵 APP 訂票取票後的專屬 QR CODE ,和使用無線射頻辨識 RFID 的感應交通票卡(像是悠遊卡、一卡通),究竟這兩種方便又快速的電子票證技術是怎麼運作的呢? 

「掃」出資訊海—— QR CODE

QR 為 Quick Response 的縮寫,最早在 1994 年,由日本汽車零件業者 Denso Wave 的技術室長原昌宏發明,他認為一維條碼能夠包含的資訊量太少,一件產品都要印上數十個條碼才足以應付需求,對當時追求商品小型化的日本很不方便。原昌宏的團隊便將兩個一維條碼疊加在一起,讓 X 軸、 Y 軸都帶有訊息,進化成二維條碼,不只可以更快速追蹤產線上的產品, QR CODE 還有多角度辨識、容錯能力高等優點。

相較於產品包裝上只能呈現英文、數字資料的一維條碼,二維條碼能夠承載更多資料。圖/envato elements

QR CODE 三大優點:高存量、高容錯、易辨識

QR CODE 呈現正方形黑白兩色,每一格黑白格子都是一個位元,黑色方格代表 1 ,白色方格代表 0 ,掃碼時機器只要判斷反光與否,就能將黑白圖像轉換為二進位數、數字、字母、日語假名等訊息組合,經過轉譯後就能代表一串代碼、一句話或是一個網址。 QR Code 發展至今一共有 40 種版本,以結構、尺寸和校正標記位置區分,每一種版本的儲存密度都不完全相同,最大的版本 40 為 177×177 模組,可容納高達7089字元。

在 QR CODE 的 3 個角落有像「回」字的正方圖案是幫助解碼軟體定位的座標,以鮮少出現在印刷品的特殊比例 1:1:3:1:1 作為定位標記,只要掃描裝置偵測到這個特殊比例就能算出條碼位置,使用者不需像傳統一維條碼一樣必須精確對準條碼才掃得到, QR CODE 以任何角度掃描都能正確讀取資料,加速識別作業。

定位圖形無論從哪個方向來看都是 1:1:3:1:1 的比例。圖/Denso Wave

除了中規中矩的黑白 QR CODE, 你一定也有看過插入商標或是特殊形狀的二維條碼,為什麼缺了一角的 QR CODE 還能掃描的到呢?因為 QR CODE 有很高的容錯能力,當某部分資訊缺失的時候,解碼系統會透過里德-所羅門碼(Reed-solomon codes)的原理自動填補缺失的部分,讓整體資訊依然可以完整辨識,容忍錯誤發生。 QR Code 的容錯能力分為 4 個等級,條碼圖形面積愈大就能分割出更細緻的里德 – 所羅門碼區塊,避免單一區塊「猜」太多密碼,容錯等級最高甚至可修正 30 %的缺失條碼。

QR Code 的容錯能力可以容許一定程度範圍內的資訊流失,就算破損、髒污,或是插入圖片、 logo 擋住部分條碼,也都能正確辨識。試著用手擋住部分條碼,是不是也掃得出來呢?圖/泛科學製作

QR Code 的快速掃描和容錯能力,能夠廣泛地運用在產品追蹤、物品識別和文件管理方面,使識別作業更便捷,「車票」也是其中之一!高鐵發售的每張電子票證都含有一個獨一無二的 QR Code ,經過閘門條碼感應區解碼就可以直接通關,享受快速方便又環保的乘車體驗!

從高鐵「T Express」APP 取得的電子票證可以存有你的乘車資訊,不用擔心與別人重複訂位,高鐵公司也可以防止車票被重複使用。圖/台灣高鐵

「嗶」一下,扣款成功—— RFID

RFID (Radio Frequency IDentification) 全名為無線射頻辨識,是透過無線電訊號識別特定目標並讀取相關數據的無線通訊技術,我們日常所用的各式電子票卡多半都使用這種技術,或是其衍伸用於智慧型手機的感應式電子票證 NFC(Near-field communication,近距離無線通訊)。

RFID 最早出現在第二次世界大戰時期同盟國和德軍的敵友識別系統(Identification Friend or Foe,IFF)。以應答機(Transponder)偵聽詢問信號,然後回覆識別暗號,軍隊以此技術識別飛機、車輛或友軍部隊,並確定受詢問方的方位和距離。儘管當時 RFID 已被廣泛使用於軍事、航空用途,人們日常生活還是很難接觸到 RFID ,直到 2003 年美國最大零售商 Walmart 宣布他們的前 100 家供應商將被要求在所有進貨的貨箱和托盤上貼上 RFID 標籤以減少盤點貨物的時間,其他企業、零售商紛紛開始效法,使 RFID 頓時成為商品管理的新模式。RFID 發展至今,包括日常使用的悠遊卡、門禁卡、商品防盜標籤和寵物晶片,都是使用 RFID 的技術。

RFID 標籤非常輕薄,可製作成商品貼紙或是放進悠遊卡裡。圖/Amazon

你是否曾疑惑:悠遊卡沒電池,為何能付款或是傳送資訊?

我們常用的電子票卡多半屬於無電源的被動式標籤,利用感應器(Reader,像是公車讀卡機)發送特定頻率的電磁訊號,當訊號夠強時,就會觸發感應範圍內的 RFID 標籤(Tag),RFID 標籤內部為電路板和天線的組合,標籤接收電磁波後會藉由電磁感應產生電流,供應 RFID 標籤上的晶片運作並發出電磁波將特定編碼回應給感應器。感應器若成功解碼,則回傳主機(Host)請求驗證資料再給予回應。RFID 系統以「辨識」為主要功能,接收到「有效回應」才算驗證成功,就像拿悠遊卡靠近公車讀卡機可以扣款,而你的公司門禁卡不行,是因為讀卡機無法解開公司門禁卡回傳的編碼,無法驗證有效性就會顯示扣款失敗。

悠遊卡(easycard)RFID的內部天線、半導體及晶片構造。

相對於傳統條碼, RFID 標籤帶有遠距離讀寫、具穿透性、可同時讀取多個標籤和重複利用等優勢。透過調整感應器發送的電磁波頻率,來選擇觸發特定頻帶的標籤和控制讀取範圍:像是悠遊卡、一卡通是 13.56MHz 的高頻帶(HF)標籤,感應器可讀取在 1 公尺以內的 RFID 條碼;高速公路 eTag則是採用特高頻帶(UHF)標籤,不僅可讀取範圍增加到 5 ~ 10 公尺,還能同時讀取 1000 個RFID 條碼,就算中間有其他物質阻擋(像是卡片放在錢包裡、颱風天上高速公路),RFID一樣都可以讀取。

RFID 標籤最大的優勢其實是重複利用,過往的條碼都是一對一的組合,只要印刷上去就無法更改,使用過後必須報廢,而 RFID 可以更新電路板內儲存的資料,讓同樣一個標籤衍生出不同的編碼,拓展用途。當然這也代表有心人士可以串改標籤中的資料,因此大多數電子票卡會多加一層密鑰保護內部資料。除此之外,由於 RFID 標籤無須直接與感應器接觸,使用者也有可能在不知情的情況下被他人讀取標籤內儲存的資訊,構成安全隱憂。

悠遊卡、一卡通屬於電子貨幣,內涵的編碼有密鑰保護,不容易被有心人士複製。圖/悠遊卡

目前,高鐵除了能用「T Express」APP 訂位立即取得專屬 QR CODE 快速通關,也開放悠遊聯名卡或一卡通聯名卡這兩款 RFID 電子票證來搭乘自由座喔!

現在搭乘高鐵只要感應手機、便利商店車票上的二維條碼,或悠遊聯名卡、一卡通聯名卡,都可作為驗票工具,輕鬆過關。圖/台灣高鐵

參考資料:

  1. Denso Wave
  2. Wikipedia – QR CODE
  3. Cool3C – QR Code發展與歷史介紹:運作原理、特色、編碼結構分析
  4. 台灣高鐵
  5. Wikipedia – Radio-frequency identification
  6. YouTube – What is RFID? How RFID works? RFID Explained in Detail
  7. Walmart and RFID: The Relationship That put RFID on the Map
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給 QR Code 來點「給我漂漂拳」:QR Code的原理是什麼?它有辦法更漂亮嗎?
活躍星系核_96
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  • 文/施登騰 │ 中國科技大學互動娛樂設計系助理教授,右手寫文物藝術鑑賞,左手寫展示科技新知,古今複合型大學老師

到處都是 QR Code

QR Code 過時了嗎?好像還沒有,根據筆者最近的個人經驗感覺 QR Code 的使用其實 還是相當的普及與頻繁,而且在某些場合中它的存在感反而變得更明顯了。

比如說在參加學校會議的時候,要拿著手機開啟讀碼軟體、掃描 QR Code 後登入出席報到頁面;會議結束回程搭火車的時候,又在桃園車站看到大幅的 QR Code 看板,密密麻麻地等著要把某人的手機連線某個鐵路局服務網站去。似乎冥冥中被召喚著要再來更認識 QR Code 這玩意了。

QR碼的圖像存在就是一種數位連結的意象。圖/作者提供。

先談「二維碼」的視覺意象

QR Code 也被叫做「二維碼」,所以從這名稱來看,還有什麼視覺意象可以談的呢?

確實,QR Code 這種圖表一直被我個人嫌棄。它呈現滿滿的人機對話的數位冷冽感,圖樣差異性相當細微、只有機器能辨識,而在眼裏看到的,卻是相仿的類似圖案。所以即使知道它能提供鏈結,在文化歷史古蹟、博物館展區、美術館展覽提供通往深度/擴增數位資訊。但就是覺得它的存在破壞了美感,特別是在古蹟、博物館、美術館等場域。

QR Code該是沒有任何美學可言的吧?!

抱著這樣的疑問去查找相關論文,乖乖,還真找到不少文章。有些學者提出所謂的Aesthetic QR Code(美學式QR碼)」(如下圖),但只使用「Aesthetic QR Code」的英文原名或中文譯名,其實找不到圖例。要使用關鍵字「Visual QR Code」或者是「視覺碼」就可以找到與圖片合併的 QR Code。有家製作「Visual QR Code」的新創公司~ Visualead非常成功,甚至讓大陸的阿里巴巴花了150億美金把這家公司買下。

杭州電子科技大學學者提出的各式 Aesthetic QR Code。圖片來源

話說 Aesthetic QR Code(美學式QR碼)的論文研究些什麼呢?

其實,這些論文所提出的「Aesthetic QR Code Solution(美學式 QR 碼解決方案)」主要是在不超過 QR Code 「容錯能力」的情況下,以雙重圖像(Binary Image)或是插入圖像(Input Image)」的方式製作所謂的 Aesthetic/Visual QR Code(有美感/圖像化的 QR code)。使用技術術語,就是「Embedding a picture」。而從整體圖像上來說,QR Code 的基本形式還在,但加入了視覺化圖像的內容。

那「容錯能力」是什麼呢?這就必須從QR Code的結構說起了。

下面是在維基百科上使用的圖,用來說明 QR Code 的圖碼基本構成。讓我們把重點放在灰色區塊的「資料與糾錯碼訊息」上,其中的「糾錯碼(Error Correction Codeword)」就是與「資料碼(Data Codeword)」共同組成資訊區,用於執行修正錯誤功能的字碼。

這「糾錯」一詞很「大陸用語」的,雖然個人是在很喜歡的演員~葛優所主演的「大腕」這部電影的逗趣劇情中學到「糾錯」這個詞的,但下面還是改用「容錯」去代表原文 Error Correction 字意的「修正錯誤」。

這張圖常用來說明QR Code的圖像結構,本文的重點在於灰色部分,也就是「資料與糾錯碼訊息」。圖片來源

QR Code 在辨識上有設定所謂的「容錯功能」,在部分字碼發生破損或無法辨識時,仍可恢復數據去辨識QR Code 所儲存的內容。在執行「容錯功能」的優劣上,有 7%~30% 的容錯能力(Error Correction Capacity,或譯作容錯能力)差異,分為四種級別,分別代表不同高低的容錯能力(進一步了解):

  • 等級「L」:7% 字碼可被修正
  • 等級「M」:15% 字碼可被修正
  • 等級「Q」:25% 字碼可被修正
  • 等級「H」:30% 字碼可被修正

但是,前面提及的「Aesthetic QR Code Solution(美學式QR碼解決方案)」是在不超過 QR Code 的容錯能力情況下進行。也就是說,既然 QR Code 在判讀上有 7%~30% 的容錯率,那其中一個方法就是在可容許範圍內,加入「雙重圖像(Binary Image)」或是「插入圖像(Input Image)」。

所以,網路上就有些教學,介紹如何使用繪圖軟體自製「視覺碼」。有興趣了解的人,可以看看這個介紹

網路上以Photoshop製作視覺碼的示範。圖片來源

讓你的 QR碼也美美的

但既然有學者特地提出討論「Aesthetic QR Code Solution(美學式QR碼解決方案)」,就肯定不僅僅只有運用「工人」智慧、還小心地不超過容錯率這種簡單的作法。

在杭州電子科技大學與逢甲大學學者所提出的「An aesthetic QR code solution based on error correction mechanism」(根據容錯率計算機制完成之美學式 QR 碼)這篇期刊論文中提出特殊的運算技術去自動產生視覺碼(或學者所說的「美學式QR碼」),而且是透過「建構字碼編排(Construct codeword layout)」、「取得顯著圖(Obtain saliency map)」、「選擇最佳可變區(Select best changeable regions)」、「提出分層替換規則(Propose hierarchy replacement rules)」等4個步驟去運算生成的。

根據兩岸學者論文中提供的成果來看,成效確實是相當好的。特別是「選擇最佳可變區(Select best changeable regions)」這個關鍵技術,使得所製作出來的「視覺碼」,甚至比坊間的商業技術都更為優越且清晰。

下圖是節錄自論文的圖片,最上排的「美學式QR碼解決方案」技術所完成的「美學式QR碼」、中間那排是使用其他類似研究學者的技術所完成的、最下面那排則是使用前面所提到,被阿里巴巴重金收購的Visualead 技術所完成的。其他兩個技術所完成的雙重圖像式視覺碼與「美學式QR碼」有不小的差距。

不同技術所完成之視覺碼範例。圖片來源

然而,這些視覺碼其實並沒有解決QR碼的視覺設計問題,因為其在圖像構成上,仍屬於複合圖像(雙重圖像,Binary Image),也就是「QR碼+圖」,QR碼的形狀仍有絕對的存在。所以,要談「QR碼的視覺意象」,仍必須從視覺設計的角度去看看是否已有解決方案。

以 QR code 作為視覺意象

經過查找許多的網路資料,可以整理出設計師給的答案,就是下面幾張圖所代表的類型。

在以下的圖片說明中,我會特別標示實際掃瞄測試的結果,畢竟有些視覺碼雖然很有設計感,卻在掃描使用上發生問題,甚至失去其基本功能。這些也是視覺碼要兼具美感與功能奮戰的目標。以下就舉例幾張 QR碼的設計佳構作為「視覺意象」的介紹,更多可點選此網址

以下這張圖可掃描連結微信qq,在設計上仍保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式,但資料與糾錯碼都十分具有圖像設計感了,可以看出與前面所介紹之視覺碼的差異。

可掃描連結微信qq,在設計上仍保留「定位標記」跟「識別圖塊」的必要形式,但資料與糾錯碼都十分具有設計感了。圖片來源

以下這張圖可掃描連結至微信App下載網址,同樣保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式,但「資料與糾錯碼區」是以海盜為圖像設計概念,與前圖一樣都有電腦繪圖的設計美感了。

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以下這張圖可掃描連結至微信qq,「定位標記」跟「校正圖塊」已成功隱入設計中,以蒙娜麗莎為主的設計概念更為完整,卻仍兼具QR碼功能。

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以下這張的原圖是個動畫gif檔,但我試過至少3款讀碼軟體仍然無法判讀,所以就單純從設計來看。可看出這是個很有向量圖設計感的2.5 D圖標,基本上保留QR碼原形,並且反向讓QR碼插入圖像中,而不是坊間普及的「QR碼+Logo」的插入圖片形式。

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既然無法掃描執行 QR碼功能,上圖其實就非屬 QR碼。我相信這絕非此動態圖的設計原旨,但既然要以 QR碼去橋接數位服務與訊息,功能價值還是遠遠在設計價值上的,這也就是「Form Follow Function」(形式服務功能)的功能性設計概念,畢竟QR碼的其中一個很重要的功能是「Call to Action」(行動呼籲設計),是連結啟動許多數位服務的關鍵元素,所以接下來就談談「再想想 QR碼的實務用途」。

再想 QR碼的實務用途

上面圖片所見的功能用途,應該算是 QR碼的使用特例,圖中的 QR碼海報也確實可以掃瞄連結到一家專營QR碼海報商品的「QR Canvas」公司網站。但這不是「再想想QR碼的實務用途」這個部分要談論與介紹的。就如前述,既然要談QR碼能連結啟動許多數位服務,具備「Call To Action(CTA)」(行動呼籲設計)的關鍵因素,就從使用情境與引導動機這方面去探討。

先從 2012 年威尼斯藝術雙年展,俄羅斯館的競賽作品《iCity》談起。該建築的內部在天花板、牆壁、地板都鑲滿 QR碼,就像個裝置藝術展。只不是此作品是一個虛擬展品,入目所見的全是可透過行動裝置判讀的巨大 QR 碼,連結到城市「Skolkovo (斯科爾科沃)」的訊息。斯科爾科沃號稱為「俄羅斯矽谷」,承載了一個國家的科技創新夢想。

整個展布的 QR碼的遵循著「簡單直接 (Keep it simple and straightforward)」的原則,在展間的訪客都能一目瞭然這些 QR碼的用途:連結與提供數位資訊。

圖片來源:http://www.notcot.com/archives/2012/09/russian-ar-code-madness.php

圖片來源:https://creators.vice.com/en_au/article/535evx/qr-codes-cover-every-inch-of-russias-pavilion-at-the-venice-architecture-biennale-2012

從實務運用的角度來看,不虛掩地且直覺地使用 QR 碼,當然是最直接有效的,畢竟 QR 碼的功能用途就是「Call To Action(CTA)」,為了要去橋接後端的「數位服務」。因此要讓「CTA」產生效果,就要有策略地,有步驟地去促成。我將「CTA」目標分為「參與目標」與「執行目標」,且認為缺一不可。分列如下:

  • 「使參與某事(Ask someone to participate)以QR碼提供「快速連結」去達成此「參與目標」。
  • 「使執行某事(Get someone to do something)由QR碼橋接「數位服務」去達成此「執行目標」。

QR碼能提供資訊量真的不大(請見下圖),所以常用的資訊是:「網路連結」、「電郵信箱」 、「電話號碼」、「聯絡資料」、「行事曆活動」、「地點」、「Wi-Fi」等項目,但一旦接續後面的數位服務,就能延伸出更多的用途。

舉例來說,QR碼「網路連結」讓使用者可以「下載App」、「造訪網站首頁」、「在FB粉絲頁按讚」、「登錄為用戶」。若以使用情境來舉例,QR碼「網路連結」讓使用者可以「在賣場查詢產品履歷」、「在促販現場取得電子兌換卷」、「從名片即時連結公司網站」、「從平面設計連結影片播放」、「看著廣告傳單掃描上網訂購商品」、「掃描手機上的QR碼通過車站或機場閘門」等等。

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所以,QR碼的功能,其實有著 0 與 1 的極端差異。

因為如果能誘使使用者掃瞄連結、啟用服務,QR碼就是個具有強大數位能量的中介圖標;如果沒能讓使用者掃瞄、啟用連結,QR碼不過是具有簡潔二維圖像的平面圖標。是否掃瞄連結?能否掃描連結?差很多。

而要能讓QR碼功能啟用,執行4個策略:

  • 要有「行動誘因」、「標示清晰」的設計,好讓QR碼提供快速連結去啟用並達成「CTA的參與目標」
  • 也要有「實質承諾」、「計畫策略」,好讓QR碼橋接數位服務去啟用並達成「CTA的執行目標」。

「行動誘因」、「標示清晰」、「實質承諾」、「計畫策略」的這 4 個執行策略,是導入「How to Create the Perfect Call to Action」(如何做出完美的行動呼籲設計)這篇部落格分享文中所提出的「完美 CTA 的4個成分」,並加以變化歸類。有興趣者可以點選閱讀,這邊就不再贅述。

由於「實質承諾」、「計畫策略」是牽涉 QR碼所連結之後端數位服務,這顯然已非此分享要討論的,所以還是把焦點放「行動誘因」、「標示清晰」的設計上。我先根據使用經驗與案例分析試著整理出工作要點如下,以後也會陸續在教學與產學案中在檢視修正:

  • 要以簡潔直接為原則(Keep it simple and straightforward)
  • 要用設計引起動機(Designed the motivation)
  • 要用引起動機的動詞標語(Use a stimulative verb on the tag)
  • 要讓CTA成分吸睛(Make CTA Ingredients stand out)
  • 要展現具有吸引力的激勵誘因(Show the incentive)
  • 要設計資訊圖像(Design infographic images)
  • 要重複與強調(Repeated and emphasized)

其實 QR碼絕少個別存在,即使是印在紙上並以文字註明用途,也一定會貼附在我們空間中的建築、物品、產品、印刷品、衣服甚或人體上。不論尺寸大小、不拘二維碼或視覺碼,在行動網絡世界中,一個個 QR碼就是一個數位連結的承諾,以實體行動裝置去接通。

運用 QR碼的「虛+實」

下面這張圖中看到的是一個校園的長椅,而上面的 QR碼連結的,則是該校學生的藝術創作品分享。所以,接下來談談 QR碼的「虛+實」,作為這篇分享的總結。

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下面的影片就是個很有趣的「虛+實」應用,後來引起不少類似作品的仿效。DM上人物的嘴巴被手機加上 QR碼的圖像遮住了;觀眾以手機掃描照片上的 QR碼,就可以連結到影片檔,把手機放在照片的嘴巴部分,播放影片就可以看到照片上的人「說話」。很喜歡類似這樣的簡易、且直覺化的數位科技用法。

下學期(2018 年 2 月)筆者規劃中國科技大學的「遊戲化應用與設計」課程,正打算導入難易度不同的數位技術,其中包括 QR碼。課程預計讓學生創意運用手機創造虛實整合的遊戲化應用:關卡、獎勵、勳章、計分都是遊戲化應該包括的機制,但課程前段將讓學生專注於內容設計,盡量減少數位技術的干擾與負擔。

此時能夠連通「虛+實」QR碼就很適合,之前在筆者臉書分享過的《NFC 近場通訊》也會用在課程中。雖然「NFC 近場通訊」也很適合作為「虛+實」的應用,「NFC 近場通訊」是個實體小裝置與 QR字碼圖標不同,其使用方式也與 QR碼有別,先了解一下:

  • 資料傳輸可分享圖文、網址、通訊錄、電話號碼、樂曲、影片或相片等資料,並可作為支付、驗核、電子票證等類資訊的發送、接收、與確認。
  • 使用方式:可進行非接觸式點對點資料傳輸,範圍是0~20公分。此即NFC重要的近場高頻無線通訊技術基礎上的特殊數位資料傳送方式。
  • 對接形式NFC 裝置與標籤的對接傳輸形式主要是以下圖所示之兩類,也就是「『NFC手機』+『NFC Tag』」或「『NFC手機』與『NFC手機』」等。

目前已規劃 Scavenger hunt 類的尋寶遊戲,就將引導學生使用關卡、獎勵、勳章、計分機制去設計「校園尋寶(Campus Scavenger hunt)」。預計將先使用低數位開發負擔的「QR碼」與「NFC  標籤」讓學生掌握基本的且有趣的「虛+實」應用,再次第導入更為複雜的、技術難度更高的數位科技應用。

之後也會持續分享與學生在「QR碼」與「NFC 標籤」的技術研發與創意應用成果。而更多的具有藝術設計感的視覺碼也會陸續出現在互動系的「互動科技媒體中心實驗室」中。敬請期待!!!









活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia