崑山科技大學

資訊傳播系

專題成果報告

聲光立體卡片以台南一級古蹟為例

3D sound and light card,for example the Tainan historic

monuments.

指導老師：林美婷 老師

專題組員：林建懷

賴彥孙

中華民國 一００ 年 四 月 十三 日

目錄 壹、 前言-----------------------------------1

一、 研究背景--------------------------1

二、 研究目標--------------------------1

貳、 文獻回顧-------------------------------2

一、 立體書----------------------------2

二、 光敏電阻--------------------------6

三、 Arduino---------------------------7

四、 Processing------------------------9

參、 研究方法------------------------------10

一、 卡片製作上-----------------------10

二、 聲光元件-------------------------12

三、 FLASH----------------------------14

四、 Arduino I/O控制------------------15

五、 Processing-----------------------16

六、 電路配置-------------------------18

肆、 成果與討論----------------------------19

伍、 結果與建議----------------------------20

一、 卡片底部構造---------------------20

二、 簡介介面-------------------------20

三、 成本-----------------------------20

陸、 結論----------------------------------21

柒、 參考文獻------------------------------22

1

壹、 前言

一、 研究背景

「卡片」，在一般人的印象中，是一種用來傳遞訊息的媒介，

例如生日、婚禮、喪禮、聯絡情誼或喜慶節日皆有不同的樣式，因

此使用的機會相當廣泛；目前市面上常見的販賣規格，多數都是以

對折式和半立體式之卡片為主，有聲效的卡片結合動態的卡片則僅

佔少數部分而已。

二、 研究目標

本研究未來將把第一期的古蹟紙公仔轉開發成立體卡片，以台

南一級古蹟為例，把台南在地古蹟文化加以宣揚，使特有的古蹟文

化轉成為商品，做為一個文創商品的開發。

就目前市面上販賣規格，歸納出要吸引人的目光不外乎是聲、

光、動三大元素。我們將各項特點融合本研究為了改變目前既有的

卡片呈現方式，從中加入了聲光動的元素，把傳統式的卡片改由全

立體的方式來做呈現，由於全立體的卡片開闔可至 180度，所以它

所呈現出來的架構較為豐富、氣勢和具立體感，再把聲音和光源加

入於卡片中，增加了卡片的趣味與獨特性，顛覆傳統平面卡片的迷

思，使卡片不再是個單純傳遞訊息的一張卡紙，額外再搭配

Arduino I/O控制卡、Processing和 Flash結合成的互動式資訊介

面，提供古蹟的各項資訊與歷史文化，加深對台南一級古蹟的認識，

使大家更能了解台南的人文及藝術。

2

貳、 文獻回顧

本研究所需探討之文獻包含立體書的定義與構造、電子元件-

光敏電阻的原理、Arduino I/O控制卡使用利處和 Processing之

特點。

一、 立體書

根據文獻筆者林訓民所提出的立體書的結構中，我們得知以下

幾點：

1. 立體書的定義與由來

「紙」雖然是中國人所發明的，紙做成的作品亦充滿著各種變

化與神秘，有些紙藝品的製作技巧和纖細宛如蝴蝶般，具十足的東

方色彩；西方的紙藝品則是整合了藝術美學和科學工藝、技術的創

新，空間整合的概念及立體設計的想像力。除此之外，當然，知識

與文化內容所賦予觀賞閱讀者的想像力都是立體書的價值與意義

之特殊所在。其實，立體書就是東、西方文化的融合與銜接而創造

出來的藝術品，是東方的整體觀念與西方結構創意整合後的文化知

識結晶。

立體書透過「紙」來表達自己的感覺和創意，是種既傳統又現

代的技術；讓書頁自己動起來，內容躍出封面，立體書跳出平面書

的限制範圍，創造了三度立體的空間，添加的趣味效果和驚奇的震

撼，加強閱讀者的注意力與對書的興趣，來完成不同型態的立體

書。

2. 立體卡片種類與結構

立體書的設計之所以令人著迷，它的開闔讓人驚奇讚嘆不已，

在於巧妙地運用了讀者閱讀時的動能。簡單來說，就是要啟動每個

3

隱藏在書中的機制，需要一個力量，而這個力量主要是來自閱讀時

翻頁「自動」產生的拉力，與讀者的「手動」兩種力量：

「自動」即是翻頁時因為攤開頁面角度的變化，頁面拉開的力

量，來讓物件自動站起來，翻開的角度愈大產生的力量愈強。機制

的呈現，通常以書頁翻開呈 180度，即是兩頁成平行狀態，書本攤

平的狀態；或是 90度即是兩頁成垂直狀態，書本翻開一半時來設

計。這些機制常用於場景與建築物的呈現、立體物品，主角正面跳

出等。

「手動」即是借助讀者手的動作配合。這種機制的呈現需要讀

者的互動，通常要靠推拉，轉動來完成。常用於內部場景的變換，

故事主角的動作變換、與位置的移動。

3. 十大立體書種類結構：

種類 呈現方式 手法

景層相依

【自動/90°】

將場景中出現的物件由遠而

近，分成不同的幾層，層與

層之間用連桿彼此連結，當

頁面逐漸向上打開成 90 度

時，這些景層一個拉著一個

地站起來。

景層相疊

【自動/180°】

場景是由攤平的書頁跳出

來，像疊羅漢一樣，景層一

層疊著一層的。

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V型景層

【自動/180°】

平面景層摺成 V 字型的方式

安排於頁面上。當頁面攤平

時，景層自動被拉起來。通

常結合景層相依之結構，可

在景層前多加幾層前景或人

物。

神奇立體物件

【自動/180°】

有蓋的物體常利用鏡射線、

立體的空間則用對角線為準

線，安排於對摺的頁面中心

線上。

動力手臂

【自動/180°】

結合摺紙藝術中，連續凹击

的摺法形成物件旋轉的機

制，也因此可將物件藏身於

收合的頁面中。

移動景層

【手動/拉推】

將要移動的景片或物件、角

色連結在一個有固定方向導

槽的拉桿上，藉由拉動或推

回拉桿來移動物件使它出現

或消失。

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拉昇景層

【手動/拉推】

在拉桿水平方向拉動時，藉

由 T 型造成行程上的阻擋，

順勢將在同方向上拉起，製

造跳出的驚奇效果。

定點移動景層

【手動/拉推】

將要動的物件以長型導桿穿

過拉桿後，固定於頁面的旋

轉點的導槽內。在來回拉動

拉桿的同時，物件會跟著左

右搖擺。

變換場景

【手動/拉推】

將要更換的場景與頁面上場

景，同樣劃開成如柵欄般相

同的等份。

旋轉景盤

【手動/轉動】

將要更換的場景安排在圓型

景盤的圓周上，然後以轉動

鈕扣固定在頁面上，旋轉圓

盤透過特別設計的觀景窗，

就可以變換不同的場景。

從以上的結構中，我們採用了神奇立體物件和景層相疊的手法來

進行專題的開發和研究。

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二、 光敏電阻

1. 光敏電阻之原理

光敏電阻是一種特殊的電阻，簡稱光電阻，又名光導管。它的

電阻和光線的強弱有直接關係。光強度增加，則電阻減小；光強度

減小，則電阻增大。

2. 光敏電阻之優缺點

優點

內部的光電效應和電極無關（光電二極體才有關），

即可以使用直流電源。

靈敏度和半導體材料、以及入射光的波長有關。

缺點

受溫度影響較大。

響應速度不快，在 ms到 s之間，延遲時間受入射光

的光照度影響（光電二極體無此缺點，光電二極體靈

敏度比光敏電阻高）。

是耗材。

3. 光敏電阻之應用

光敏電阻常用硫化鎘製成，並且通常應用於路燈照明、警報器、

樓梯燈、小夜燈，光線黑暗時路燈即亮。

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三、 Arduino

1. 關於 Arduino

Arduino是一個開放源碼電子原型平台的基礎上靈活，易於使

用的硬件和軟件。它適用於藝術家，設計師，業餘愛好者，以及任

何感興趣的物體或環境產生互動。

Arduino 能感受到接收輸入環境，從各種傳感器，可以通過控

制影響其周圍環境的燈光，電機和其他執行機構。微控制器編程在

黑板上用 Arduino的編程語言（基於接線 ）和 Arduino開發環境

（基於加工 ）。Arduino的項目，可獨立或與它們進行通信軟件的

計算機上運行（如 Flash，加工，Max/MSP，VVVV或其他互動軟體…

等）。

Arduino開發ＩＤＥ介面基於開放原始碼原則，可以讓您免費

下載使用開發出更多令人驚豔的互動作品。

2. Arduino特色

開放原始碼的電路圖設計，程式開發介面

免費下載，也可依需求自己修改!!

Arduino 可使用 ISCP線上燒入器，自我將新的 IC晶片燒入

「bootloader」。

可依據官方電路圖，簡化 Arduino模組，完成獨立運作的微

處理控制。

可簡單地與感測器，各式各樣的電子元件連接(EX：紅外線,

超音波,熱敏電阻,光敏電阻,伺服馬達,…等)

支援多樣的互動程式 ex:

Flash,Max/Msp,VVVV,PD,C,Processing…等

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使用低價格的微處理控制器(ATMEGA8-16) NT$120~NT$150

USB介面，不需外接電源。另外有提供 9VDC輸入

應用方面，利用 Arduino，突破以往只能使用滑鼠，鍵盤，CCD

等輸入的裝置的互動內容，可以更簡單地達成單人或多人遊

戲互動。

3. Arduino規格

Digital I/O 數位式輸入/輸出端共 1~13。

Analog I/O 類比式輸入/輸出端共 0~5。

支援 USB接頭傳輸資料及供電(不需額外電源)。

支援 ICSP線上燒錄功能。

支援 TX/RX端子。

支援 AREF端子。

支援三組 PWM端子(Pin11,Pin10,Pin9)。

輸入電壓：

接上 USB時無頇供電。

5V~12V DC輸入。

輸出電壓：5V DC輸出。

採用 Atmel Atmega8-16PI/PU單晶片。

Arduino大小尺寸：寬 70mm X 高 54mm。

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四、 Processing

1. 關於 Processing

Processing是一種開放式的編程語言，在集成開發環境（IDE）

中內置的電子藝術和視覺設計領域的基礎知識的教學目的的計算

機程序在可視範圍內，並以服務為基礎的電子筆記。該項目開始於

2001年由 Casey Reas和 Ben Fry，既原美學與計算集團在麻省理

工學院媒體實驗室。 其中一個既定目標的處理是作為一種工具來

獲取非程序員開始與編程，通過即時滿足的視覺反饋。的語言能力

基礎上的圖形的 Java編程語言，簡化的功能，產生了不少新的問

題。

現今，有數多學生，藝術家，設計師，研究人員和愛好者學習

使用 Processing，原型和生產。

2. Processing特點

免費下載和 Open source。

互動程序使用的 2D，3D或 PDF輸出。

OpenGL加速的 3D集成。

為 GNU / Linux的 Mac OS X和 Windows。

項目在線運行或雙點擊申請。

超過 100個圖書館擴展軟件成聲音，視頻，電腦視覺，和更

多...等。

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參、 研究方法

本研究主要目的在於改良第一期的古蹟紙公仔，將其轉成為結合

台南一級古蹟文化且具有聲、光、動和資訊傳播功能之立體卡片。研

究過程中採用實驗研究法，從不斷的實驗和測試中，探討哪些方式可

適用於立體卡片的呈現方式以及卡片選用之紙張耐久度，以及研究發

更好的呈現方式，以便加以應用及分析，在卡片的研發上我們將運用

文獻裡的神奇立體物件和景層相疊的手法來研究，且在當中融入聲音

與光源，而在互動的介面上我們採用了 Arduino I/O控制卡、

Processing與 Flash動畫結合的古蹟互動簡介。

研究架構圖

聲光立體卡片

卡片

聲音元件 光源元件 立體結構

古蹟資訊導覽

FLASH Processing Arduino

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一、 卡片製作上

在一開始的紙張的挑選上我們採用了象牙紙(150p)的紙張，

但是他在卡片的耐久度上略嫌不足。

所以我們最後採用了一級卡(200p)的紙張。因為他的硬度與磅數

在對於紙張長時間的開闔上較具持久度，在卡片的製作上也相當的廣

泛，以下我們以一級卡(200p)測試出來的結果。

大成殿開闔結構測試

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億載金城開闔結構測試

安平古堡開闔結構測試

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將會在卡片的底部做一個可包覆元件的外殼，讓元件可以藏

於卡片內，而互動介面與聲光卡片的觸動元件皆是以光敏電阻個

別觸發，當卡片打開時先觸動了聲光元件之光敏電阻，若再銜接

上 Arduino I/O控制卡(資訊接頭)，將會將卡片上的古蹟歷史於

電腦螢幕上以 FLASH動畫的方式呈現出來。而以下是可包覆元件

外殼的內部構造

二、 聲光元件

原先以購買市面上套件的方式來做元件上的延伸，但當要再加

入光源時出現了問題，導致無法一起進行。

而本研究最後採用了，獨立的 IC進行音樂的燒入，且可以和 LED

燈光一起播放，當光敏電阻接收到光源時(卡片打開)，就可一起觸動

聲音與 LED，當光敏電阻沒接收到光源(卡片闔起)，聲音與 LED也會

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一起停止。

在古蹟介紹介面上，採取 Flash動畫來做呈現，搭配 Arduino I/O

控制卡作為觸發控制的媒介，取代鍵盤或滑鼠控制，撰寫 Processing

程式使 Arduino I/O控制卡與電子元件提供的訊號，轉為鍵盤上某按

鍵觸發感應區。

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三、 Flash

先行在筆記本上擬稿與動作設定後，即在 Flash展開作業。為

了不使選單在往右移動時的單薄感，於是就設計了物件往後移的效

果，將物件縮小並使物件變暗，達到置後的視覺效果，再往右移動

至定點互疊排列。

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四、 Arduino I/O控制

使用 Arduino UI來撰寫程式，將全新的 Arduino I/O控制卡

寫入高低電位之程式，由於新的 Arduino I/O控制卡並無任何設

定，若沒將程式寫入於控制卡內，屆時將會無任何的動作，所以

必頇將程式撰寫進去，但在未來使用時即可省略此步驟。

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五、 Processing

由於一塊 Arduino I/O控制卡最多只能讀入六個腳位，而本研

究則需要兩塊 Arduino I/O控制卡結合，才能控制七個不同的動畫

介紹，在撰寫程式時先在開頭宣告兩塊 Arduino I/O控制卡的個別

腳位，再進行觀察正常光源下，光敏電阻所得到的值約坐落在那些

範圍，再加入判斷式，使光敏電阻得到的值小於觀察後的結果，當

數值小於 10 時，即輸入鍵盤上某按鍵，達到免操作鍵盤即有之動

作。

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六、 電路配置

選擇 5V作為電壓輸入串聯光敏電阻、訊號輸入端和 1KΩ電阻

做連接的電路，訊號輸入端則連接到 Arduino I/O控制卡的訊號

端 port0~5，其他光敏電阻連接也是如此。

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肆、 成果與討論

就目前市面上的卡片，大多數都是以半立體或是平面式的傳統卡

片居多，有音效和光源的卡片並不常見，本研究則是融入了全立體式

的展開、聲音、光源以及可互動的簡介，且以台南的古蹟文化作為卡

片的開發，以將文化成為商品的主軸進行。

傳統卡片、音樂卡片、光源卡片的比較：

傳統卡片 音樂卡片 光源卡片

代

表

商

品

市

占

率

較為普及，且使用性高，市占率也較

其他兩者高。

由於要燒入 IC的關

係，價格帶動銷路，

所以市占率略嫌低。

近幾年開發的新

產品，價格與獨特

性都算是中等。

功

能

可以手工製程，並加入自行獨特的創

意，市面上也以平面與半立體的居多。

會依照卡片的性質

發出的音效，較不具

實用性，但具有獨特

性。

以特殊的造型製

作的 LED卡片，可

用於特殊場合。

價

格

低

(約 NT.5~50)

高

(約 NT.100~300)

中

(約 NT.30~100)

由上述得知，傳統卡片實用性較高、音效卡片較獨特以及光源卡

片的造型特別。而本研究就以上述的優點做為一個開發的方向，將卡

片呈現全立體的效果且融入聲音和光源並搭配互動的簡介，而我們的

價格介於中高之間，但具有聲光動特性、獨特性和文化創意，將可使

使台南的文化古蹟做一個有效益的商品開發。

另外，我們在在 A4的大型卡片上片置入了資訊接頭，翻開時，可

透過 Arduino I/O控制卡觸發我們所設定的程式，因而啟動互動介面，

然後會有由 Flash動畫所製成的古蹟相關簡介資訊和照片，進一步了

解台南歷史古蹟文化與歷史。

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伍、 結果與建議

在建築古蹟公仔的研發上，以將部分古蹟融入於卡片中，且也將

電子元件的部分完成，但在整體的美化上還是略嫌不足，且資訊接頭

與 Arduino I/O控制卡、Processing程式和 Flash需要再做完美的契

合。以下分為三大類：

一、 在古蹟立體卡片呈現上

在古蹟建築公仔的研發上，目前已完成部分建築紙公仔之立體

結構，卡片的設計與包裝還需再多加做美觀，聲音與光源結合的電

子元件也已有方向，將再朝著音樂及光源的穩定度去開發。

二、 在互動資訊介面上

在 Arduino I/O控制卡觸發 FLASH動畫介紹方面，將徹底將

Processing程式與Flash動畫做完美契合，而介面需再多做美化，

且增加語音導覽，以聲光立體卡片的聲音當作背景音樂，再加入

更多相關資訊撥放，如古蹟位置地圖之類或者附近周邊推薦小吃

分享，使得簡介資訊更加豐富多元。

三、 在音樂方面

由於本專題頇使用到音樂 IC，所以在卡片內的電子元件是取

定價格的重點之一，而目前由於是單量製作，屆時大量生產時，

必定能壓低成本，而我們的商品取向在於個性化與具有保存意義

的文創商品。

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陸、 結論

本專題以台南一級古蹟紙公仔做為商品化的開發與研究，讓古蹟文化

加以變化，增加文化的親和性與互動性，以創造文化消費的需求，不僅僅

只是讓古蹟文化可以成為商品，更可將商品更具地方特色與保存價值，並

將其做更具個性化的文創商品開發，若能將商品以量制價的方式生產，其

必能推廣台南的古蹟文化，促使古蹟文化可以成為一項有創意且具保存意

義的商品。

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柒、 參考文獻

立體書王國 http://pop-upkingdom.blogspot.com/

兒童遊戲書類型之操作設計與研究

http://pc01.lib.ntust.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/getfile

?URN=etd-0704108-101411&filename=etd-0704108-101411.pdf

立體書研究紀事

http://hi.baidu.com/%D2%BB%CB%D7%D2%BB%CA%F7/blog/item/e

68b3c63b2b535630d33fa73.html

Arduino.TW樂園

http://arduino.tw/whatsarduino.html