2019 互動式電腦繪圖課程簡介與期末成果發表

CAE組兼任助理教授 洪偉瀚

『互動式電腦繪圖』 (Interactive Computer Graphics) 這門土木系研究所的課程,在土木系內說新也不新,但也還尚未成熟到可以成為一門經典的課程,有趣的是它在資訊工程相關領域內早已是門很基礎的課程。這門課程的前身是『視覺化技術在工程上之應用』 (Visualization in Architecture / Engineering / Construction) ,由康仕仲教授於 2008 年任教於土木系時首次開授,當時正值機器人學、擴增實境、數位影像視覺快速發展的蓬勃時期,康教授試圖將相關技術與研究帶進土木工程的領域,希望透過結合視覺化技術與自動化路徑與運動規劃來發展虛擬工程與自動化工程,也因為這門課程,蘊育了許多研究成果與業界相關人才。

這門課程從開授至今總共已有 11 年之久,課程中搭配使用的開發工具從最早的 OpenGL、Microsoft XNA、到近年持續火紅的 Unity3D,十年間一同見證了電腦繪圖、遊戲引擎的發展與興衰。隨著開發引擎的更趨成熟,學生更容易學習理解互動式電腦繪圖的原理及應用,即使僅具有基礎的程式撰寫經驗與能力,也可以在課程期末開發出一定程度的互動式電腦繪圖應用與原型。學生的期末作品從早期只能夠搭配簡單的三維幾何圖形與模型之視覺化應用 (如 4D 工程視覺化) ,到具有即時物理模擬的塔吊模擬與吊裝任務模擬,至今甚至可以結合體感控制器、虛擬實境、與擴增實境;或將開發的應用於行動裝置執行。這也是為什麼課程會將名稱與主題從視覺化改變為強調於「互動性」,因為視覺化技術已漸漸成為其領域的基本要求,互動則是提升應用價值與實用性的首要因素。

此門課程主要分為兩部分:(一) 原理講述與 (二) 程式實作。每次的程式實作主題都會環繞在該次原理講述的內容,目的是讓學生充分理解所學為何,並透過有趣的實作過程與完成的成就感來增加學習熱忱與興趣,但這也是這門課程最辛苦的部分,學生除了必須理解電腦繪圖的相關知識外,還必須透過每次的程式撰寫與開發工具學習,來逐步完成課程目標。


期末成果發表合影:學生們、評審、與老師

 

這次的期末成果發表總共有八組,每組 2 到 3 個人,期末專案的題目沒有特別的限制,讓學生自己發揮,可以是模擬器、工具應用或是娛樂型的應用,評分的主要項目有:

 

(一) 視覺化表現能力 (包含視覺與物理模擬)

(二) 完成度與完整性

(三) 實用性 / 娛樂性  (擇一)

(四) 易用性 / 控制性  (擇一)

以兩個禮拜左右的開發時間來說,最後作品要能夠滿足每個項目是非常具有挑戰性的!但這也這門課程最有成就感的部分,我們總是可以在這裡看到很多令人驚豔的創意與表現!

這次我們特別邀請到了臺灣大學土木系交通組的陳柏華教授、業界代表智齡科技技術長古凱元以及四合願執行長陳威帆擔任評審,大家都對整體表現表達高度的正面評價,畢竟要在這麼短的時間內以及還有其他課業壓力的狀態下,要從發想、規劃、實際開發、解決遭遇到的瓶頸與問題、最後到完成一個可以被互動、展示的作品,的確需要熱枕與毅力的支持,而學生們的做品也沒有讓我們失望,這邊選了兩個評選後最高分的組別來跟大家介紹:

作品名稱:Color Blind

組員: 劉鎧禎、許舜翔、趙君傑

作品解說:這是一個訓練眼睛辨識色彩與手眼協調的小遊戲,在一定的時間內,玩家必須要依照出現的色彩指令 (出現的文字的顏色) 來點及周圍的方塊,點擊的方塊越多、錯誤越少就越高分。

這算是所有作品中唯一的 2D 作品,也是其中完整度最高的,雖然是 2D 的作品,但可發現其中有非常多視覺上的細節表現,不論是視覺動態、轉場、鏡頭的運用,都超乎了預期的標準;同時也顧慮到了操控性與易用性;完整的使用流程 (開始、結束、重新開始、重置分數等) ,其中還有帶有很多學生們的惡趣味,比如說假的廣報看板內容、和自己拍攝的廣告影片片段,已經是個幾乎可以直接上架到行動裝置平臺的成果。

 

作品名稱:密室逃脫遊戲

組員: 蔡佳妤、邱仕鴻

作品解說:這是個一經典的密室逃脫小遊戲,玩家一開始身在一個上鎖的書房內,必須透過探索房間尋找各種線索想辦法逃離這個地方。

 

評審們看到這個作品時都很難相信,這是一個兩個人一組在兩個禮拜內做完的遊戲,其中不論是光影的處理、場景中的操控性與互動、關卡的設計等,都展現了學生們的才華與用心,除了在程式撰寫以外,組員也花了很多時間處理場景中的各種視覺素材,大家為了完成心中完美的作品都下足了工夫。

 

為了讓學生們能夠更順利完成他們心中的期末作品,增加信心與成就感,其實這次課程特別加強了在程式撰寫方面的心法,以架構為出發點的開發方法,先建立好的程式框架,有完整的開始與結束,再慢慢增加細節,就跟土木工程一樣,最重要的必須要先有好的骨架與結構,才能站得高站得遠。而學生們的作品完整度也有充分反映了課程的調整,比較起以往的期末作品,展現了較高的完整性與完成度!

 

最後要感謝參與這門課程的所有人,因為真的不容易,本人自己也受益良多,以後也會持續改進教學的方式與內容,希望讓學生們都能夠將所學知識,加值在未來的研究領域以及工作職涯。