Webcam Whiteboard : A-Board 試用

Wiimote Whiteboard 主要是利用 Wiimote 有個 CMOS 的紅外線攝影鏡頭，可以追蹤紅外線「光點」的位置，經過它內建的晶片演算出座標以後，再透過藍芽傳輸給接收端。接收端收到資料以後，「座標軟體」再將之轉換為電腦的滑鼠「事件」。
因此，應用在「虛擬電子板」的關鍵在


硬體：

• 紅外線攝影機
• 紅外線光源(IR Pen)
• 傳輸機置

軟(靭)體：

• 計算紅外線光點位置
• 座標軟體

用過 Wiimote Whiteboard 以後，就在想，只要能解決軟(靭)體的問題，利用 Webcam 應該也能逹到類似的效果，上網找了一下，果然已經有人寫好程式了。

• http://www.webcam-whiteboard.com/
• http://sites.google.com/site/eduardmetzger/webcam-whiteboard
• http://sethsandler.com/multitouch/mtmini/
• http://ccv.nuigroup.com/
• http://www.nuigroup.com/touchlib/
• http://robotica.udl.es/headmouse/headmouse2/headmouse2e.html
• http://www.cameramouse.org/
• http://www.camspace.com/
• http://touchless.codeplex.com/releases/view/17986
• http://blogs.msdn.com/coding4fun/
• http://sites.google.com/site/todddanko/
• http://webcamsignature.wikidot.com/
• http://nuigroup.com/forums/viewthread/3447/

甚至有些是提供「多點」觸控的方式，2009年為了實驗，我去離家最近的 3C 挑了好久，才選定了我的第一架 Webcam 。挑半天是因為對 Webcam 實在陌生，而價位差距又很大，實在不知道要選哪一種。

DIY 的 Webcam Whiteboard 實驗完的感想如何呢？流暢度不足、嚴重的 lag ，試想，在上課時，怎麼有可能「慢慢的」寫字、畫圖，這一點 Wiimote 是絕對勝出。為什麼差那麼多呢？Webcam 的速度是一大問題，Wiimote 的 CMOS 攝影機解析度只有 1024x768 ，但是速度夠快，而且不需使用到電腦的 CPU 來運算，這部份就明顯的比 Webcam 來得好。正因為這樣，原本想玩 Webcam Whiteboard 的 Webcam 就被我拿到教室裡當「實物投影機」了。

最近拿到了一款名為「A-Board」的虛擬電子白板，它的套件組成很簡單：一個 Webcam、一支紅外線筆、簡易的固定架和出版社數位部門自行開發的「座標軟體」。

先來看看套件裡的 Webcam：

• 鏡頭前有一片帶有可見光濾鏡的滑蓋，讓我們可以輕鬆的控制這臺 Webcam 是否成為「紅外線攝影機」。這點比我自己 DIY 用磁片或是底片加膠帶方便多了。如果把滑蓋推離鏡頭，它又可以成為一般的 Webcam。
• 鏡頭以兩點固定在機身，因此可以做一個方向的 360度旋轉，方便我們調整角度和收藏鏡頭。
• 在機身底部有一個螺絲孔，可供我們固定 Webcam。
• 和一般的 Webcam 一樣，它是利用 USB 來傳輸資料。接孔就在可旋轉的鏡頭上。

再來看看套件裡最令我感興趣的紅外線筆(IR Pen)：

• 金屬打造的筆身，將筆頭轉下來以後，可以看見在筆身內放置的兩顆 4 號電池。
• 筆頭內置一顆 IR LED 、一顆紅光 LED和不明的電路(他們說我暫時不准拆開研究啦!)。
• 圓弧造形、白色的筆頭可以透光，表面非常的光滑，摸起來就像一般的「滑鼠腳」上的墊片，不知是什麼材料做的，但這是我一直在尋找的材料啦！
• 因為加了一顆紅光 LED 當狀態指示燈，使用者在「下筆」時應該會較有感覺，但是也因此要付出一點代價，難怪它要用到兩顆 4 號電池。

軟體的部份其實才是 Webcam 最重要的核心，少了它，Webcam 不過是 Webcam ，而 IR Pen 也不過是 IR Pen 而已。套件裡的軟體是由翰林出版社數位部自行開發的，目前它提供幾項功能：

• 開機啟動：可以讓我們設定是否要在開機時順便啟動軟體。
• 預覽視窗：將 Webcam 的可見光濾鏡滑蓋打開時，可供我們透過 Webcam 拍攝的畫面來調整 Webcam 的位置與角度。
• 定位：它採用的是 13 點定位的方式來計算最佳的座標轉換原則。
• 投射距離。

A-Board 試用的感覺如何呢？
先來說說優點：

• 安裝、架設容易：硬體的部份，因為是一般的 Webcam，只要電腦有 USB ，插上去即可。軟體的部份，程式只有 3.5MB 左右，而且不需要安裝即可使用。
• 定位容易：由於可以透過 Webcam 鏡頭看到景物，當我們在定位時可以輕鬆的將 Webcam 放置在合適的位置。
• IR Pen 有質感、很靈敏。我向來習慣直接在教室可收放的投影幕上直接用 IR Pen 書寫，套件附的 IR Pen 通過考驗，它可以滑順的在會稍微飄動的投影幕上操作電腦。我甚至在家裡電腦的 LCD 上測試，書寫後並不會產生刮痕。

比較是進步的原動力，接下來看看 A-Board 的一些可加強的部份：

• 資料傳輸採用 USB 雖然只要插拔很方便，但是一堆佔空間的線材和 Wiimote 的藍芽無線的方式比較起來，個人還是比較喜歡簡潔的無線傳輸。而且為了解決傳輸線不能過長，中間必須加 USB Hub 或是 Repeater 才能拉到較遠的位置。為了測試 A-Board，我花了300塊去買了一個平常不太用得到的 USB Hub ，還真有一點對不起地球！
• 書寫時的流暢性有很大的可進步空間。A-Board 比起我之前的 DIY Webcam Whiteboard 好很多，但是如果和我現在平時教學上使用的 Wiimote Whiteboard 比起來，寫字時很顯較無法讓使用者可以 "隨心所欲" ，有一種被 A-Board "拖住" 的感覺。Webcam Whiteboard 必須傳輸大量的影像資料給電腦去分析 IR dots 的位置，這部份不知道在軟體上可以再提昇多少效能？
  下面是我讓小朋友測試的記錄影片：
  
  
  
  
  
  
  
  ※ 1-1 A-Board (軟體,IR Pen)＋我自己的一般 Webcam 的測試影片
  ※ 2-1 純 A-Board 的測試影片
  ※ 2-2 A-Board + DIY IR Pen測試影片
  ※ 3-1 Wiimote + DIY IR Pen測試影
  
  以同樣都是 Webcam Whiteboard 來說，Webcam 的好壞會影響到流暢性的，所以我買的 Webcam 沒有 A-Board 套件中的的好，這是顯而易見的。
• 套件裡的 IR Pen 可能因為筆身是金屬的，加上要使用到兩顆 4 號電池，拿在手中有一點沈，如果長時間拿，會是負擔。從拿到手的那一刻就有個疑惑，不太能理解，為什麼一顆 1.5 v 即可驅動的 IR Led ，卻要使用兩顆電池。

試用的結論是什麼？
人說：「由儉入奢易，由奢入簡難」，就一般電子白板的功能來說，如果我有硬體的電子白板，就不會考慮用 Wiimote Whiteboard；如果我有 Wiimote Whiteboard ，就不會考慮 Webcam Whiteboard；如果我沒別的選擇，Webcam Whiteboard 當然可以加減用用啦！

和網路上的朋友談到這個產品，大家最後總會問到「價格」。
Wiimote Whiteboard  的花費大概抓一下：

• Wiimote : 1050 元。
• IR Pen : 0～200 元 (0元是可能有人送，我 DIY 的 IR Pen No.8 一支成本30元不到)。
• Bluetooth Dongle : 59～幾百，我買到便宜、易用的，一個 99 元，我們同事買到 59 元(太沒天良了!!)。
• 軟體 : 網路有免費的。

Wiimote Whiteboard 的方案如果再加個免換電池的解決方案，貴一點，花了幾百塊錢，林林總總加一加，2000 元以內可以搞定。目前的 Webcam Whiteboard 用起來，流暢性很明顯不如 Wiimote Whiteboard ，價格如果訂得高，大家可能還是會喜歡 Wiimote Whiteboard 吧!!

那現行的 Webcam Whiteboard 有什麼優勢呢？
由於 Webcam Whiteboard 如果把可見光濾鏡拿掉就是一架 Webcam ，可以拍到景物，之前看廠商在展示時，利用 「Webcam 模式」，A-Board 可以玩 AR (Augmented Reality : 擴充實境技術)，將印有類似「條碼」的小卡片在 Webcam 前面即可呈現「條碼」標定的立體物件，這部份肯定會讓學生大吃一驚。

在使用 Wiimote Whiteboard 時，最關鍵的一支好用的 IR Pen，為了一支筆，有 DIY 能力的人，想破頭，花很多時間努力的創造各式各樣的筆，無法 DIY 的則是到處在找現成的 IR Pen。因此，第一次看到 A-Board 的套件時，那支精美的壓感式的 IR Pen 是最吸引我的。可是當我很興奮的拿到 Wiimote Whiteboard 的螢幕上寫字時，卻大失所望──在「小畫家」裡，它畫出的線條居然是「虛線」。在幾經實驗以後，應該找到問題了，這支裝兩顆四號電池的精美 IR Pen 發出的 IR 光線強度，很明顯不如我們 DIY 只用一顆電池的簡單構造 IR Pen，它應用在像 A-Board 的 Webcam Whiteboard 是沒問題。但是像我的教室裡，Wiimote 置於離投影幕約 2.5 m , 高度不到 3m ，這樣的距離，A-Board 的 IR Pen 讓 Wiimote 無法偵測到穩定的光源，因此畫出的線會是虛線。據我實驗的結果：A-Board 的 IR Pen 必須在和 Wiimote 鏡頭距離在 2 公尺以內才可以正常使用，只要超過這個距離，它發出的光會像閃爍的一樣。以我們學校投影機投射出的畫面大小來說，Wiimote 最短也需要 2.5 公尺，看來，在不對 A-Board IR Pen 「動刀」的情形下，和 Wiimote Whiteboard 是無緣了。

備註：

• 2010/4/10 初稿
• 2010/4/25 完稿
• 我的 Plurk 相關討論串： 2010-04-09 、2010-04-10 、 2010-04-12 、 2010-04-16