互動裝置藝術作品的構成與互動方法初探

曾軍

互動裝置藝術中的“互動裝置”一詞是從英文詞典的字面直譯中得出的，它有兩層含義：一是相互作用或能相互作用的設備；二是能進行人機對話的具有直接和連續的雙向電子或通訊系統的硬件設備。這里面所說的設備不包括一般新媒體藝術中的以鼠標，鍵盤為主的設備，而是交互要求所具有的雙向信息傳遞與具有判斷性的信息反饋的設備，本文將通過以下方面：互動裝置藝術的特點、互動裝置藝術作品的構成形式及功能、互動裝置藝術作品創作方法對互動裝置藝術進行探討。

一、互動裝置藝術的特點

互動裝置藝術是以互動裝置作為創作平臺的藝術，即用能感知外部因素變化的電子設備通過人或其它媒介與控制系統進行雙向信息反饋從而使作品的影像、聲音、色彩、形態發生不確定變化的這樣一種藝術形式。它有這些特點：

具有開放性的創作過程：互動裝置藝術作品使藝術家不再是傳統藝術創作中內容和理念的單向引導者，而是營造環境，讓觀眾能夠參與其間，與作品互動，最終讓觀眾和藝術家成為作品的共同創作者，從而達到讓觀眾興趣盎然、身心愉悅的目的。

具有不可預知的效果。這種藝術形式可以讓互動裝置作品和表演者進行互動，互動中當在觀眾面前呈現實時變化的背景、道具、裝置時，可使觀眾產生奇妙的、魔幻的、不可預知的感受，從而讓藝術家創造的作品和觀眾之間達到共鳴的效果。

應用的廣泛性。互動裝置藝術可以用二維的、三維的、二維和三維相結合的方式來表達，可以應用在娛樂、商業廣告、舞臺表演、展覽會、宣傳教育、影視制作、演講會等領域。

二、互動裝置藝術作品的構成形式及功能

與創作一件傳統的藝術作品相比，創作一件互動裝置藝術作品涉及的創作因素要廣泛得多。比如要創作一幅油畫涉及到的創作工具、媒介、技術分別是筆刷、油畫顏料、畫布、油畫技法。而要創作一件能與觀眾互動的作品，則要涉及計算機編程技術、通信接口技術、各種傳感器的應用功能，控制模板的使用方法及一些用于表現作品的各種各樣聲、光、電、機的執行機構和豐富多彩的用來表達藝術效果的綜合材料。

互動裝置藝術作品由3個模塊構成：信息采集模塊、控制模塊、作品呈現模塊。

各模塊的功能如下：

1.信息采集模塊。外部信息的變化是作品產生互動的基礎，信息采集模塊就是檢測采集外部信息的重要部分。可作為信息采集的對象是多樣的、豐富的如：環境溫度、濕度的變化、光線明暗、聲音高低、觀眾的行走路線、行走的速度、手臂動作、動作的方向、衣著的顏色、相貌的變化等，甚至是觀眾腦電波，心率等信息都可作為被檢測的對象。檢測采集這些信息的互動電子部件有各種類型的傳感器。比如聲音傳感器，可以通過檢測人的聲音分貝大小，向控制模塊傳輸收集到的信息量，再由控制模塊發出指令，將信息數據載入到作品，與觀者互動。故傳感器是人機交互的重要感知信道，只有它們的存在才能實施裝置藝術作品的交互。另外傳感器的選擇將直接決定作品的創作風格，不同的信息采集可以設計不同表現方式的作品，以此來完成所要達到的互動的要求。

2.控制模塊。主要負責接收、轉換和分析傳感器輸出的信號，向作品呈現模塊發出互動指令，是互動裝置藝術作品構成中最核心的部分。控制模塊的品種相當多，在這里我們以制作互動裝置常用的控制模塊Arduino為例來做介紹。例如我們要使用濕度傳感器控制動畫，首先把濕度傳感器接到控制器Arduino上，再把控制器Arduino連上電腦，此時朝著濕度傳感器吹氣，當吹出來的氣體潮濕度到一定程度，Arduino會給電腦發出信號，電腦接收到信號就按程序的設定，動畫就播放了，完成人和動畫間互動。Arduino板是目前最適合藝術家、設計師及“互動”愛好者使常用的控制器硬件。Arduino板是一款方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）兩個部分。基于Arduino的互動作品，控制模塊可以只用Arduino板，也可以用Arduino板和計算機共同作為控制模塊。本文討論的控制模塊僅限于后者，即將計算機作為主控制器，Arduino板作為子控制器的控制模塊。這種方式主要是大大提高了互動作品裝置的表現力，使十分復雜的作品易于設計。軟件調試容易，硬件可考慮的方面范圍寬，增強了作品裝置的可靠性。但這也使得Arduino板和計算機通信接口的通訊順暢尤為重要。通信接口這部分是負責建立、保障互動作品軟硬件數據通信正常的部分。即是傳感器將采集到的外部數據發送到控制器Arduino輸入接口，控制器Arduino的輸入接口再發送到計算機通信接口的“信息通訊通道”。在這個信息通道上數據進行發送-接收-回饋的反復過程。信息通訊順暢與否關乎互動作品的成敗。

3.互動作品呈現模塊。這個部分是互動作品創意表現最精彩的地方，也就是充分發揮互動藝術家運用自身藝術設計方面的專業知識、選用恰當的傳感器確定作品互動風格、最后展示互動裝置藝術作品的地方。互動作品呈現的媒介有各種顯示設備、各種綜合材料。

三、互動裝置藝術作品創作方法

互動裝置藝術作品的核心是創意，但是互動裝置藝術作品的創作又要涉及較多的互動技術知識，如果缺乏對互動技術的基本了解，即使有了很好的創意由于實現不了或實現起來很困難，會讓設計師在構思和制作互動裝置作品時受到很大的限制，甚至降低創作互動裝置藝術作品的熱情。下面將對互動方法做初步的介紹。

1.如何進行硬件連接與數據測試。確定了作品的互動風格后，就要開始將相關的傳感器與Arduino板進行連接。然后就要解決如何知道傳感器中的數據被Arduino板讀取，方法并不復雜即：運行事先編寫好的Arduino通信測試程序，并在串口監視窗查看是否有數據顯示。這些數據就是傳感器感應到的外部環境變化的數據，檢測它有兩個方面的作用：一是可以根據是否有數據顯示判斷硬件連接好否，二是根據顯示的數據值來作為作品互動的觸發條件。比如要做一件用震動傳感器的震動大小作為觸發條件從而播放不同視頻的互動作品，就要記錄震動傳感器震動時的數據值是多少，不震動時的數據值是多少，以此作為播放不同視頻文件的觸發依據。這是互動作品創作關鍵的第一步。

2.通信接口方法。傳感器中的數據最終是要被計算機系統識別，然后由計算機發出互動控制指令，讓作品隨著傳感器檢測到的變化數據（比如檢測到的光線明暗的數據、觀眾手勢變化的數據等等）“動”起來。要實現這點，就要保證外部因素變化的數據從檢測-采集-發送-執行要有一個通暢的信息道路，具體的方法是：將相關的傳感器、Arduino板、計算機連接后在計算機的“設備管理器”下查看“端口”，一般都有給Arduino板分配好的端口，比如“COM2”口。這好比計算機自動給傳感器的數據傳遞準備好了一條通道；運行Arduino IDE，在軟件界面工具（Tools）下的通迅串口（Setial Port）菜單下選擇給Arduino板分配好的端口，比如“COM2”口。這部分的操作是為Arduino板與計算機之間通信做準備。

以上所述的兩個部分僅是為外部數據傳輸做好了準備，還沒有發生實質性的通信。Arduino板與計算機之間發生實質性的通信是通過事先編寫好的Arduino程序與安裝在計算機中的互動編程軟件Processing（也可以是Flash， MaxMSP）進行信息通信、然后由Processing程序向計算機發出指令來實現的。具體來說就是在Arduino程序和Processing程序中要規定有相同的傳輸速率也就是電子學上所說的波特率，如同為9600或同為38400。還要將Processing程序中通信函數Serial（）的通信口與計算機給Arduino板分配好的端口相同，如Serial（this， “COM2”， 9600）。這部分是互動作品成敗與否的關鍵所在。

3.互動調試。在互動作品的創作實驗時，遇到的問題各種各樣，一旦發生問題，我們就要從多方面去研究，尋找問題的所在。通常可以遵循以下原則：

了解和認識：盡可能地去了解互動作品系統中每一部分的性能、功能以及用途，這種方式有助于我們完成對每一部分的檢測；簡化以及各個擊破：試著將互動作品系統分解成多個部分，并利用我們對各個部分以及元器件的了解和認識分析每個部分的工作情況；排除干擾確認問題所在：單獨地去測試每一部分，來確認這部分完好，以減少思維干擾。隨著時間和經驗的積累，我們就能很容易地判斷出哪一部分是問題的所在，哪一部分則是完好的。

互動裝置藝術是具有跨越多種學科：藝術設計、計算機編程、電子電工基礎、自動控制等的綜合性較強的藝術形式。一件即有藝術感染力又符合現代社會大眾審美觀念、不乏娛樂性、可體驗性的互動裝置藝術作品，使技術因素已成為互動裝置藝術的重要組成部分。雖然互動裝置藝術作品關鍵在于作品的創意，技術必須依賴藝術家的創作和觀念的支撐才產生意義，但多了解和掌握一些互動技術是為了更好的激發創作靈感，開闊創意的廣度和深度。