機械姬(Naomi Wu)新作「AR變臉」

在創客界大概沒人不認識深圳這位人稱「SexyCyborg」的超級美女Naomi Wu吧！最近她又有新作「AR變臉」推出了，雖然沒有用到什麼高科技，但令人驚豔的視覺效果，還是忍不住想向大家介紹一下。

SexyCybrog Naomi Wu AR變臉 (點擊圖片放大)

一般聽到擴增實境(Augmented Reality, AR)時，可能會想到Google眼鏡、微軟Hololens、Magic Leap One等高科技，再不然可能會想到像寶可夢這類電玩，但大家可能常忽略光雕投影也算是一種AR。為什麼這麼說呢，在學術界定義只要把數位影像或文字和真實世界影像疊合在一起的技術都算是擴增實境一種，從直接將虛擬內容投影在視網膜或鏡片上，或者透過手持、透明顯示器同時顯示虛實影像，甚至將虛擬數位影像投影在實體物件都可以算。(延伸閱讀[1])

中國四川的「變臉」表演一直都是祕而不隨便外傳的技藝，為了呈獻這樣的視覺效果，於是Naomi把腦筋動到利用微投影機直接投影在臉上的方式來完成光雕「變臉」。雖然這樣的玩法早在2016年Lady Gaga就已在葛萊美獎開場時驚豔了所有人，但這項表演背後的技術卻非常複雜，需要事前對表演者進行人臉3D掃描，再依據其臉部模型進行動畫設計，表演時還要透過特殊紅外線攝影機即時追蹤臉部動作(如張眼、張嘴等)再即時修正投影內容，需要很高的計算量才能完成(延伸閱讀[2])。

Lady Gaga 2016葛萊美獎開場數位變臉 (點擊圖片放大)

Naomi捨棄這麼昂貴及複雜的作法，只要一頂大帽子，加上一台微投影機及行動電源就能作出類似的效果，雖然精細度及效果不如Lady Gaga的表演，但這樣的技術可是可以上街展示的。話說回來，雖然只是用微投影機投影在臉上，但仍有許多問題要解決。首先是最小投影距離問題，一般這類微投影機最小可清晰投影距離大約20~30公分，若直接裝在帽子上，那帽子的尺寸就變得很大，戴在頭上看起來就很不搭。所以要另外加上一個凹透鏡將成像距離縮小，同時放大影像尺寸，這樣就能讓帽子的尺寸縮小一些。當然為了固定投影機和透鏡就需要設計一個固定座再用3D印表機印出。再來是要依據投影出的尺寸調整顯示內容大小、位置甚至要做預變形，才不會讓投影內容在臉上無法正確對位，尤其是兩頰部份。最後是電源問題，微投機主要是利用高功率(1~5W)LED做為光源，因此非常耗電，需要大容量的行動電源來支撐。為了使帽子戴在頭上不會產生重量不平衡，所以投影機和行動電源的位置就需要仔細配重，才不會頭重腳輕。

左圖：原始投影效果，右圖加入透鏡效果 (點擊圖片放大)

將投影機安裝於帽緣 (點擊圖片放大)

左圖：投影內容原始圖像，右圖投影預矯正變形圖像 (點擊圖片放大)

左圖：安裝行動電源並測試平衡，右圖：將微投影機及行動電源固定於帽緣前後方 (點擊圖片放大)

當然目前的做法還不算太好，因為當帽子稍微偏了就無法正確投影在臉上，若未來加上攝影機及簡單人臉辨識(如OpenCV等)計算確認眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴的位置，那就能得到更完美效果了。身為創客的你是否已經開始手癢想要自己動手做一台來玩了呢？

Naomi Wu AR變臉完整影片：

影片來源：Youtube 若遭移除敬請見諒

Lady Gaga數位變臉相關影片：

影片來源：Youtube 若遭移除敬請見諒

延伸閱讀：

[1] 實境互動現況與趨勢_擴增實境分類 https://omnixri.blogspot.com/2017/11/blog-post.html

[2] LADY GAGA 在葛萊美變臉，全靠他的黑科技｜專訪淺井宣通 https://www.mydesy.com/nobumichi-asai