蝴蝶生態面面觀──壹、執行方法及過程

主持人：項潔　　暨南大學

壹、執行方法及過程

本計畫由科博館昆蟲蒐藏組負責蝴蝶素材的整理鑑定，而暨大資訊技術人員負責資訊組織、呈現技術開發及整體網站建構。整體言之，計畫共分為幾大部分配合進行：

科博館現有台灣蝴蝶典藏的數位化與XML資料庫之建立
蝴蝶外觀查詢系統的建構
蝴蝶之相關資料彙整與SMIL網路幻燈秀語音導覽短片的製作
蝴蝶相關常見問題的蒐集與解答
蝴蝶虛擬生態遊戲的製作

一、科博館現有台灣蝴蝶典藏的數位化與XML資料庫之建立

蝴蝶典藏之數位化與組織之建構分為七個步驟進行，現分述如下：包括

蝴蝶標本之鑑定與整理：國立自然科學博物館所購入之各種蝶類標本，均須經過整理、分類、鑑定等前置作業，在確定每個標本個體之物種名稱並輸入基本採集鑑定資料，經過完整之登錄後，才可作為後續之數位化素材使用。

標本影像數位化：館中蒐藏之各類蝴蝶標本，選取各物種包括雌性、雄性及正面、反面之個體，若同種個體間有因季節或多態等因素而產生不同外觀型態時，則一併選取。而影像數位化之方法大體上來說，目前最進步且方便之方法則為直接利用數位相機，拍攝蝴蝶標本實物，如此則可直接得到蝴蝶標本數位化影像資料，不過鑒於用數位相機獲得之數位影像，若無適當器材，則無法完美呈現，而且在一般使用上仍不似以傳統相機拍攝之底片來的方便，故國立自然科學博物館仍舊以傳統135相機拍攝正片，再將所得正片經掃描儲存成數位資料，如此不但有蝴蝶標本數位影像資料，而且也有普通135正片可供一般時機使用。數位化的影像並依照本計畫制訂的『蝴蝶數位媒體命名規則』加以系統化命名，以便資料的管理與搜尋。

蝴蝶生態影像之蒐集：除了蝴蝶標本影像資料數位化外，同時於野外拍攝各種活體蝴蝶活動情形，若於野外發現蝴蝶幼生期之型態 (包括卵、幼蟲或蛹等時期)，除拍攝記錄外，同時帶回實驗室內進行室內飼育。所得之各種蝴蝶生態影像，亦經過掃描處理成數位化資料，供其他教學用途使用。

各類數位影像資料之編檔及整理：由標本處理所的之各類標本數位影像資料及各種野外或幼蟲生態數位影像資料，總數將近四千筆的數位影像資料，均須經過規格化及影像處理過程將其處理成同一規格，並縮減成適當的容量以利網路傳輸，最後再經分類及編檔，便於搜尋及查詢，最後則存入預設路徑之系統資料庫中，便可用於日後數位化博物館系統之查詢檢索介面之。

蝴蝶基本相關資料之整理編匯：有了上述多種豐富的標本或生態數位影像資料後，仍舊需要完整的文字描述，讓一般使用者能看到生動的圖片及簡單易懂之文字解說，然而目前台灣雖有三百多種蝴蝶，但仍舊有許多種類蒐集困難，包括幾種已絕跡之物種及其他許多分布地區狹隘或族群日漸稀少之珍稀物種，所以影像欠缺部分仍需補以文字解說以彌補其不足。目前除完成台灣產大部分蝶類成蟲之外觀型態及分布棲所等基本描述外，亦完成所有蝴蝶蒐藏標本之個別數位資料，內容則約略包括學名、中文俗名、採集記錄、性別及登錄情形等資料。蝴蝶基本描述資料的組織則依照本計畫制訂的『蝴蝶資料XML DTD』加以分別建檔，總計完成三百多種蝴蝶描述資料XML檔案。

蝴蝶描述資料XML關鍵字查詢系統開發：由暨大資訊技術人員分析蝴蝶描述資料XML檔案的資料結構，以Perl撰寫關鍵字查詢系統，提供使用者方便而直覺化的查詢介面。

相關數位資料校對訂正：當所有完成之蝴蝶標本、生態相關影像資料及各類描述相關基本資料並存入數位資料庫後，必須持續測試系統之所有導覽、查詢及最重要之檢索功能，而這些功能均仰賴所有數位影音資料之正確檔名及連結路徑，而目前完成之系統仍需依靠人力一一測試並將錯誤修正，才能讓成果完美的呈現國人面前。

二、蝴蝶外觀查詢系統的建構

本系統的目的在提供非蝴蝶專業人士一個直覺化的蝴蝶資料庫查詢介面，使用者只要利用蝴蝶的翅膀顏色或斑紋等外觀特徵，即可以查詢到相關蝴蝶的資訊。外觀查詢是一種視覺化的查詢方式，我們希望藉由對視覺上特徵的描述，而找到符合這些特徵的影像；或是希望看到了某個有興趣的影像後，也能夠看看與此影像相似的一些影像。在此我稱第一種方式為『特徵查詢』，第二種方式為『相似查詢』。蝴蝶外觀查詢便是以蝴蝶影像為資料，進行一連串的『特徵查詢』及『相似查詢』。

為了讓『特徵查詢』可以進行，我們制訂了蝴蝶影像的『特徵類別』及『特徵值』如顏色、花紋及形狀等。而在顏色這個『特徵類別』中可以包含：黑、白、紅、綠﹍﹍等等的『特徵值』。有了『特徵類別』及『特徵值』後，我們便可對每一個蝴蝶影像資料建立『特徵描述』( Metadata )。有了這些『特徵描述』，我們便可達到『特徵查詢』。而且，在這些特徵描述上運用『Fuzzy』的技巧，可使得對這些特徵有不同認知的人，也可以藉由特徵查詢找到想要找的蝴蝶。

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蝴蝶外觀查詢系統的建構首先必須對每一隻蝴蝶建立『特徵描述』（Metadata），利用『特徵描述』來達到『特徵查詢』。對每一隻蝴蝶建立『相似序列』，用『相似序列』來達到『相似查詢』。

一隻蝴蝶的『特徵描述』其實就是其外觀的Metadata。其中包含三個『特徵類別』，分別是顏色（color）、花紋（texture）及形狀（shape）。當『特徵描述』建立完成後，在進行『特徵查詢』時便可直接利用『特徵值』找到符合某特徵的影像，再利用『符合值』排序查詢的結果。當使用者選定兩種以上特徵做『特徵查詢』時，查詢結果就是對兩個特徵分別查詢的結果的交集。

另一方面，某一張蝴蝶影像的『相似序列』是一個蝴蝶影像的序列。在序列中越前面的影像，與『欲建立此序列的影像』越相似。而查詢就好像拿著聚光燈在黑暗的房間中尋寶，因為房間很大，所以不太可能拿著聚光燈照遍房間的每一個角落。其實我們也不用照遍每一個角落，因為在我們照亮的地方常常會透露出寶藏的蛛絲馬跡，此時我們便需要不同樣式的聚光燈，利用這些蛛絲馬跡，讓我們可以更快的找到寶藏。查詢系統中的Spotlight cue就是在查詢結果顯示時，提供給使用者一些不同的聚光燈，讓使用者可以循著一些蛛絲馬跡，更快的找到欲尋找的資料。

綜合言之，蝴蝶外觀查詢系統建構資料的詳細過程包括：

將850張蝴蝶影像中極為相似（視覺上不易分辨）的蝴蝶影像集合成群，每一群以一張影像代表，此代表稱為『代表影像』。這850張影像最後被分成294群，並用294張『代表影像』代表之。
對每一個『特徵類別』制訂『特徵值』。
對294張『代表影像』建立『特徵描述』。
利用294張『代表影像』的『特徵描述』建立850張影像的『特徵描述』。
對294張『代表影像』建立『相似序列』。
利用294張『代表影像』的『相似序列』建立850張影像的『相似序列』

三、蝴蝶相關資料彙整與SMIL網路幻燈片語音導覽短片製作

在數位博物館蝴蝶生態面面觀架構之時，數位博物館的主要內容除了具有數位文物的典藏、查詢、檢索、導覽、教學及簡介等實際功能外，為了想用更加生動有趣的方式讓一般民眾對蝴蝶能有基本的了解及一非常重大的實際功能—造福一些視覺障礙之使用者，因此構想建立一動態導覽網頁，藉著一段段結合影像及聲音的動態導覽網頁，讓使用者隨著導覽內容的介紹，對蝴蝶的生態情形能有基本的認識。

架構動態導覽網頁，首先必須有一整個動態導覽內容的大綱，包括了導覽的方向及細部內容腳本，主要內容包括了蝴蝶各個不同生態期的簡介，由卵孵化到化蛹及成蟲活動情形等相關內容，除此之外，導覽內容尚包括了蝴蝶成蟲或幼蟲防禦天敵的一些通則、目前台灣蝴蝶的分類情形、蝶與蛾的簡單區辨方法及蝴蝶標本的製作過程及保存方式等，讓使用者在使用的過程中，吸收一些關於蝴蝶的基本知識。在決定了整個動態導覽網頁的製作內容及導覽腳本大綱後，就針對有關動態導覽內容所須之各類相關影像資料，包括所須之蝴蝶卵、幼蟲、蛹、成蟲及相關之寄主植物、蜜源植物、背景等影像資料，逐步蒐集。

在所需影像資料備齊之後，配合導覽內容，選取適當之影像資料，經過專業美工人員處理製作後，成為一幕幕的景，而上述圖檔在經過定名、排序之後，運用 "SMIL"這種程式語法，使經過定名之各類圖檔播放順序規格化，並且配合圖像的播放進行配音，這類型的影音資料便可儲存在多媒體資料庫中，藉網際網路的傳輸，使影音結合的多媒體導覽網頁能透過Realplayer這類即時播放軟體，呈現使用者眼前。

四、蝴蝶相關常見問題的蒐集與解答

為求有效又有趣的回答一般社會大眾對蝴蝶的常見疑問，本計畫使用問卷調查或書本查詢等方式收集了一百多個有關蝴蝶生態的常見問題，藉由台大資工系資訊技術人員開發的自然語言查詢FAQ的技術，輸入電腦建立問題資料庫後，使的民眾可透過口語化的查詢方式找尋其所須知資料。例如: ，例如:民眾輸入類似『蝴蝶可以活多久』活『蝴蝶生命有多長』等等口語化的問題，本系統就能尋找到相關資訊並透過網路加以回覆。重要的是，若目前系統資料庫並無相關的問題答案時，系統會自動紀錄問題內容並Email給蝴蝶專家尋求解答，以待日後加入資料庫中。

五、蝴蝶虛擬生態遊戲的製作

在數位博物館蝴蝶生態面面觀架構之初，除了具有目前之查詢、檢索、導覽、教學及簡介等實際功能外，為了想用更加生動有趣的方式讓一般民眾對蝴蝶能有基本的了解及吸引更多的使用者，計畫亦構想建立一個模擬生態遊戲區，讓使用者在遊戲的過程中，對蝴蝶的生態情形能有基本的認識。本計畫總共設計出兩組遊戲區，分別以『2D Java』及『3D VRML』來呈現遊戲的場景。虛擬生態遊戲區的設計，首先必須有一整個生態遊戲內容的大綱腳本，內容包括了蝴蝶由卵孵化到化蛹的完整成長過程，成長過程中會遭遇到的各種天敵、氣候、食物等影響因子及成蟲活動、棲息等日常活動情形。在決定了整個生態遊戲的內容、流程之後，就針對有關生態遊戲內容所須之各類相關影像資料，包括所須之蝴蝶卵、幼蟲、蛹、成蟲及相關之寄主植物、蜜源植物、背景等各角度影像資料，逐步蒐集。再3D Model—VRML，運用目前程式設計產業大量運用之3D貼圖技術，建立各種具有360度視野的虛擬蟲體模型，用於虛擬生態遊戲中。而遊戲的控制程式是利用Java語言所編寫之Java控制程式，讓建構之虛擬生態遊戲能在Windos 95、98之作業系統上順利運作執行。