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機器人戲劇(一):擬真機器人是怎麼做的?

擬真機器人如何製作,又是怎麼做出表情的呢?目前最著名的擬真機器人,著重的是臉部細微表情,和上半身的動作,如點頭、轉頭等。為求精確再現上半身輪廓,使用雷射掃瞄儀、照相機、磁振造影(MRI)等設備掃瞄、拍攝真人模特兒的外形,以作為製作時的參考。
 
 
 
2012年10月20日,在日本東京吉祥寺劇場裡,舉行了改編自契訶夫戲劇〈三姐妹〉的機器人版首演。劇中出現了科幻電影中不時會有的劇情:「身為機器人學家的父親,在女兒死前量身打造了1個擬真機器人,試圖留存住女兒的思想和形象;而這個由擬真機器人所扮演的女兒也從此一直與家人共同生活在一起。」
 
這個思想似乎停留在女兒死時的擬真機器人,與父親門生故舊的一席談話中,揭露出一段不為人知的秘密;而劇情也隨著仍活著的女兒的出場,留下更多謎團待觀眾細細品嚐。
在瞭解機器人怎麼演戲之前,我們得先知道擬真機器人如何製作,又是怎麼做出表情的呢?
     
目前最著名的擬真機器人,由於技術的複雜性,不考慮可以行走而以坐姿呈現,著重的是臉部細微表情,和上半身的動作,如點頭、轉頭等。為求精確再現上半身輪廓,使用雷射掃瞄儀、照相機、磁振造影(MRI)等設備掃瞄、拍攝真人模特兒的外形,以作為製作時的參考。
 
隨後用類似製作齒模時所使用的材料,取得輪廓模型後,再以矽膠製作出機器人的「皮膚」。
在上述戲劇出現的擬真機器人,是由大阪大學與一家私人公司共同開發的數具機器人其中之一,稱為「分身女」(Geminoid F)。為了能夠表現多種表情,它的頭部放入了多個致動器(actuator),可以控制嘴巴開合、眼球轉動、眼皮開闔,及眉毛運動。頸部、肩部也可做有限程度的活動;也能模仿人呼吸時胸部的起伏。

它全身上下共有12個以空氣驅動的致動器,幫浦則置於體外。由於人的表情表現相當豐富,若要完整呈現,會需要超出機器人頭部所能容納數量的致動器,更何況矽膠的細緻程度也遠不及人的皮膚;因此,分身女的製造,是在技術條件限制下,選擇普通表情、微笑和哀愁3種表情,將眼部、眉間、嘴角的運動結合,微調成近似於真人做表情的程度。而將矽膠皮膚與內部機械裝置接合之後,接著就是如何操控的問題了。

分身女的操作是透過網路,用攝影機捕捉操作者的面部表情、頭部運動,經影像處理軟體運算過後立即在機器人頭臉部呈現出來。在對話應用上,唇部與聲音的同步十分重要,若不同步很容易發覺是有人在操控。因此,攝影機要能精確地測量操作者的表情,經電腦運算後傳到機器人上,而操作者發出的聲音也同時傳到置於機器人背部的麥克風上,使機器人說話時聲音和唇形可以同步。
 
除了上述機器人的表情與操作者同步的操作方式之外,操作者也可不經由上述方式,而用預先設定好的表情指令來讓機器人做出各種表情。而真人在坐姿姿勢時會有的胸口起伏、無意識的小動作等,也是透過預先設定好的指令來執行。由於擬真機器人可做出的表情及身體動作有限,因此以預先設定好的動作指令來操作,可減輕操作者的負擔,讓操作者專注於臉部與唇部的操作,否則的話,操作者在操作過程中會漸漸變成只做出機器人可以做的身體動作,而在操作過程中感到拘束。

據說操作者在長時間操作後,看著機器人的唇形與聲音與自己發出的聲音、動作同步,會有機器人似乎就是自己的錯覺。在擬真機器人的測試或操作時,研究者發現,提供自己外形的模特兒與擬真機器人間,以及操作者與擬真機器人間,有許多類似上述錯覺的有趣關係。
 
而擬真機器人也被拿來放在公共場合,像咖啡廳或百貨公司,觀察一般人怎麼與它相處。有位丹麥學者也運用日本的技術製作了一個自己的分身,稱為「分身丹麥」(Geminoid DK)。讀者們可問問自己:它們像真人嗎? (本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─電機科技新知與社會風險之溝通」執行團隊撰稿)

責任編輯:楊谷洋|國立交通大學電機工程學系暨科技與社會中心智庫研究團隊
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