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2012/2/26 第211期 訂閱/退訂 看歷史報份
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戴上眼鏡 看進立體世界

  深度報導 仿效葉綠素 捕捉太陽能
  科學人新聞 拯救加州兀鷲
  本月活動 你也可以創造太陽系!

戴上眼鏡 看進立體世界

文/呂怡貞
審稿/鄭芳炫(中華大學資訊工程學系教授)

從電視機發明以來,人們想盡辦法追求更逼真生動的視覺感受,近年在電影工業催化下,立體顯示技術更是蓬勃發展,日新月異。  

科技來自於人們對生活品質的追求,電視從黑白到彩色,從體積龐大的映像管顯示器到壁畫般輕薄的平面顯示器,視聽設備日益先進。2010年電影「阿凡達」更掀起了全球3D電影風潮,除娛樂用途之外,立體影像技術可多元應用於影像教學、科學研究、商業設計等領域,其視覺效果吸睛、示意與展示力求無死角,技術的發展前景十分看好,也因此備受矚目。

立體視覺的產生  

立體顯示技術從19世紀末發展至今,經過不斷創新改良,最終目的要建立人們在三維空間中逼真的立體視覺感受。無論方式為何,基礎原理都是模擬雙眼視差(parallax)來造成立體視覺。人類左右眼距離5~7公分,在觀看物體時會因視角不同,投射到視網膜的成像也會有些微的位移差異,大腦接收到影像後,會將此差異自然融合成深度知覺(depth perception),而兩個略有差異的影像就變成一個帶有深度訊息(具有遠近線索)的視覺影像,即產生立體感,大腦藉此可判斷物體在空間中的相對位置。

因此,獲得立體感最主要的方式,就是「想辦法產生視差」,也就是「讓左右眼看到不同的影像」。為此,各研發者結合軟硬體設備,發展出各式各樣的觀賞方法與工具,大致可分為眼鏡式與非眼鏡式(裸視)立體顯示技術。

眼鏡式立體顯示技術

大眾較熟悉且發展久遠的眼鏡式立體顯示技術,是運用特殊眼鏡篩選出針對單眼產生的影像,讓大腦將兩眼影像自然合成立體視覺。原理是利用同時顯示或分時快速切換左右眼兩組畫面,讓某項訊息只進入單眼,而另一項訊息進入另一眼,藉此讓雙眼訊息產生視差,根據運作模式可分為被動式與 …more

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人網站】

仿效葉綠素 捕捉太陽能

撰文╱李名揚

每當科技遇到無法突破的難關時,人們就會回頭向大自然取經。這一次,古老的葉綠素或許可以幫助我們度過能源耗竭及氣候變遷的危機!

重點提要
■染料敏化太陽能電池的製作成本遠低於矽太陽能電池,有很高的發展潛力,但光電轉換效率一直無法提升。
■最新的研究結果顯示,以人工葉綠素——「紫質」做為染料,可大幅提高光電轉換效率。
■紫質染料敏化太陽能電池具有可撓曲、透明、多種顏色等特性,大幅擴增其應用範圍。

太陽能是大自然最好的恩賜,不但取之不盡、用之不竭,又不會排放二氧化碳。可是現有以矽為基材製作的太陽能電池,成本昂貴,難以普及;而頗被看好的「染料敏化太陽能電池」(dye-sensitized solar cell, DSSC),則受限於光電轉換效率無法提升,一直沒有重大進展。

斯克瑞納的團隊受到島民親切款待,他們帶回了數百種動、植物樣本,和全島949名居民的血液及唾液樣本,但他們最大的獎品是一根裝著泥土的試管,土中含有一種會製造防禦性化合物的細菌,這種化合物具有神奇的特性:能延長許多物種的壽命。

現在這種局面有了改變,中興大學化學系葉鎮宇、交通大學應用化學系刁維光和瑞士洛桑聯邦理工學院化學系的格拉茲爾(Michael Gratzel)合作研發以紫質(porphyrin,或譯口卜口林)做為染料的DSSC,終於突破多年來的瓶頸,一舉將光電轉換效率從11%提升為13.1%。這項研究成果刊登於2011年11月4日的《科學》。

太陽能電池的限制

目前太陽能發電的材料仍以半導體矽為主,矽晶片必須在高溫、真空的環境中製作,製程非常複雜,建立工廠的成本也非常高,所以價格始終居高不下,因此格拉茲爾在1991年另起爐灶,發明了DSSC。DSSC的發電原理是將特殊的染料塗佈在二氧化鈦或氧化鋅等半導體上,染料照光後電子會躍遷到激發態,並有機會遷移到  …more

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2012年第120期2月號】

 

拯救加州兀鷲

撰文╱李特(Jane Braxton Little)
翻譯/涂可欣

曾瀕臨滅絕的北美最大陸生鳥類,即將再展雄風。

1992年,在圈養繁殖五年後,野生生物學家野放了第一隻加州兀鷲:牠在砂岩峭壁上遲疑地跳了幾步,伸長粉紅色的脖子探向懸崖,再試探地展開近三公尺長的翅膀。在那歷史性的起飛後,又有將近200隻人工孵化和圈養的兀鷲重回野外,並且順利繁衍,全世界加州兀鷲數量從1987年的22隻增加到396隻,大多分佈在墨西哥下加利福尼亞、美國亞利桑那州和加州中南部。當這些巨型食腐動物重新散佈到牠們約1萬8000平方公里的活動範圍時,科學家使用最先進的科技,來引導這唯一從更新世殘存至今的兀鷲物種恢復自我謀生的能力,他們期待這些先進科技和其他創新發明(例如拿能孵化的蛋去換掉不能孵化的蛋),能確保加州兀鷲完全復育。

美國漁業與野生物局兀鷲復育計畫統籌者葛蘭森(Jesse Grantham)從他在加州文杜拉市的辦公室,即可掌握每隻自由飛翔的加州兀鷲的所在位置(可以精準到幾公尺)。他和同事在每隻體重超過七公斤的兀鷲身上裝配無線傳輸器和太陽能全球定位系統(GPS),每隻鳥每天會送出1000多個座標位置,如果某一隻鳥在很長的時間裡送出的座標都在同一地點,就表示牠有麻煩。保育員會深入偏僻的山谷查看生病或死亡的兀鷲,進行一些檢驗,並追查牠們吃的腐肉。GPS資料讓科學家能找到牠們繁殖的洞穴,從而檢查每個鳥蛋的存活能力,甚至用圈養兀鷲產下的蛋來替換無法孵化的蛋。

科學家發現兀鷲面對的生存危險和25年前相同,其中最主要的問題是卡在牠們食用腐肉上的鉛彈碎片。儘管法令禁止在加州兀鷲棲息地使用鉛彈,10隻兀鷲中仍有9隻體內鉛含量過高。其他危險還包括  …more

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2012年第120期2月號】

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更多專題文章請參閱《科學人》雜誌2012年2月號

1. 鳥巢大觀園(本期雜誌P.94)            

2. 冰中之臂(本期雜誌P.98)

3. 用更少能源生產更多糧食(本期雜誌P.102)   

 

 

 
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