互 動 投 影 數 字 藝 術 實 踐

羅立宏， 宋擇林

(廣東工業大學 藝術設計學院， 廣州 510006)

0 引 言

互動投影是一種新型的多媒體展示技術，利用先進的計算機視覺技術和投影顯示技術來營造一種奇幻動感的交互體驗[1]。從技術原理上看：它首先通過感應設備捕捉到人體運動的信息；這些信息送往影像分析系統進行分析．識別出人體的動作及其變化；影像播放系統根據識別出的動作及其變化播放相應的影像．并利用投影儀等設備將影像投射到特定的位置上，從而實現人體的運動動作與影像之間的互動[2]。

互動投影技術和觸摸屏技術完全不同：① 觸摸屏技術需要一個與人體接觸的介質(觸摸屏)來感應動作，這樣動作就必須施加到一個載體上；互動投影則不需要，參與者只要在特定的區域內，可以自由動作。② 觸摸屏技術能夠處理的動作少而簡單．只有利用手指點擊、滑動、移動等，只是用手指替代了鼠標;互動投影可以采用身體的任何部分來產生動作．包括手、腳、頭等部位，動作可以自由發揮．可以是揮手、踢腳．踩、跳等。③ 觸摸屏技術交互的對象是觸摸屏，而互動投影技術交互的對象是影像．是對投影的影像施加交互動作。由于互動投影具有很強的互動體驗感，相對于傳統的鼠標、鍵盤為主的交互方式，在互動上發生了革命的變化．使人能夠通過影像和姿勢變化進行交互，更加人性化。隨著近年研究的深入，互動投影還可對人體細微的動作如手勢[3-4]、指尖活動[5]進行捕捉和分析，還可與增強現實結合在一起[6]，使互動投影的交互方式更加精確化和多樣化。

互動投影屬于虛擬現實技術的一種，這種技術在產品廣告、新車發布、建筑展示[7-8]、數字娛樂[9]、教育[10]甚至醫療領域[11]也有廣泛的應用。在酒吧、兒童游樂場所應用較多。游戲形式多種多樣：有摸魚、下棋、擊鼓、踢球、角色互動等。

然而，以上提及的這些應用中，把互動投影用于藝術創作的還不多。但近年也有一些藝術家進行了一些實踐。2015年，日本關系學院大學曾經開發了一個多人交互互動投影映射系統，把互動作品投影到建筑物上并與多人互動[12]。2016年，Lange等[13]開發了一個由多投影實現的混合現實繪畫系統，可以在虛擬空間中噴涂作畫。互動投影是一種新型的多媒體手段，可以作為一種新的數字藝術創作和表現手段。然而，在這方面，國內的研究并不是很多。為此，本文在這方面進行了一些研究和探索，利用互動投影創作新穎的可交互的中國畫數字藝術作品。

1 互動投影系統的組成

為了創作一個互動投影藝術作品，首先要了解一下互動投影多媒體系統的組成。互動投影系統有單通道系統的[14]，也有多通道系統的[15]。但究其根本，都由4個部分組成：

(1) 信號采集部分。主要任務是采集人體運動的信息，也就是完成信息的捕捉。信息捕捉設備有紅外感應器、視頻攝錄機、熱力拍攝器等。

(2) 數據處理部分。 是互動投影系統的核心部分，是把信號采集部分得到的數據進行實時分析，識別出參與者的動作及其變化，并將分析得到的結果與影像播放系統對接．形成動作與投影影像的互動。

(3) 成像部分。 是將影像呈現到特定的位置，其設備除投影機外，等離子顯示器、液晶顯示器、LED屏幕都可以作為互動影像的載體。

(4) 輔助設備部分。包括傳輸線路、音響設備．安裝構件等。

2 互動投影數字藝術作品創作

考慮創作一個中國畫水墨風格的數字藝術作品。水墨藝術獨特的表現形式首先體現在水墨藝術中特有的簡潔的形式語言，即“計白當黑”的樸素形象。水墨藝術簡約的畫面不等于簡單，而是形象簡捷，寓意豐富，妙在以極少的要素表達最多的信息。“以少勝多”“以一當十”“計白當黑”“無畫處皆成妙境”平面設計是中國繪畫文化對簡約美感的總結。其畫風元素極其簡單，如水墨的枝條、水墨的嫩葉，運用毛筆的書法性線條和滲化感的水墨效果，給人以詩一樣的意境，顯示了高雅的文化品位和人文情懷。

2.1 構圖設計

為了使畫面整潔干凈又不失畫風優美，才有長幅水墨畫的比例3072像素：768像素；在畫面設計上保持松弛有度，不至于擁擠又不會顯單調。設計風格以石頭，蘭花為前景，3個形態不一的石頭均勻排布，石上盛開著嬌艷的蘭花；在畫面上方，設計了若隱若現的山脈，豐富畫面的元素，體現背景的深度。

2.2 蘭花設計

在每個石頭均設計嬌艷盛開的搖曳的蘭花，構想蘭花會輕輕搖曳，并偶爾受到風吹加速搖動，所以在蘭花元素設計中制作兩組動畫序列幀，慢慢搖動和加速搖動(見圖1)。

圖1 背景與蘭花

由于蘭花搖曳有緩慢和加速2種狀態，所以設計思路為新建lanhua元件，前面為蘭花緩慢搖曳的序列幀，后面放置加速搖曳的序列幀，為了使蘭花在沒觸發的狀態下不會播放加速的狀態，這里使用gotoAndPlay()語句來控制。每個緩慢搖曳的蘭花圖片設計播放時長為3幀，每個加速搖曳的蘭花圖片設計播放時長為1幀；前55幀為緩慢搖曳蘭花，第55～90幀為加速搖晃狀態的蘭花，并在第55幀動作面板添加actionscript語句：gotoAndPlay(1)；故每次播放緩慢搖曳蘭花到結束的55幀時，就跳回第一幀重新播放元件而不會播放加速搖晃的蘭花。

2.3 飛鳥設計

配合畫面風格采用相應的飛鳥，在色彩上選用了藍天的天藍色，體現自由歡快的飛鳥，并設計其扇翅的序列幀以便后期導入flash制作飛翔動畫(見圖2)。

圖2 飛鳥序列幀

設計制作一個飛鳥偶爾飛入舞臺，并停在石頭直到觸發飛走的動畫；故設計思路為設計制作一個飛鳥元件并在飛到某個石頭的時間停住。可以使用stop()語句來實現控制。新建元件birdfly，利用庫中的飛鳥扇翅的序列幀圖片制作一個鳥飛行的元件；新建元件birdstand，利用庫中的鳥搖頭的序列幀圖片制作一個鳥在石頭上搖頭的元件。新建元件bird，在該元件中為元件birdfly制作一個飛入舞臺的動畫，并在后一幀放置元件birdstand和在該幀使用stop()語句使元件的播放到該幀停止，最后在往后的幀制作飛鳥飛出舞臺的動畫。

2.4 蝴蝶設計

為了豐富畫面的色彩，本作采用2個顏色形態相異的飛蝶，并設計飛舞的序列幀以便導入flash中制作動畫(見圖3)。

圖3 蝴蝶的序列幀

單純依靠設置關鍵幀有時無法實現復雜的動畫效果，有很多運動是弧線或者不規則的，這時就要應用 “引導路徑動畫”了，將一個或多個層鏈接到一個運動引導層，使一個或者多個對象沿同一條路徑運動的動畫形式被稱為“引導路徑動畫”。新建元件hudie1，放置蝴蝶素材的序列幀，每個圖片占2幀；新建元件butterfly1，在元件butterfly1放置元件hudie1，調整元件hudie1的位置，并新建一個引導層使用鋼筆工具繪制蝴蝶飛舞的路線，創建補間動畫。新建元件hudie2，放置蝴蝶素材的序列幀，每個圖片占2幀；新建元件butterfly2，在元件butterfly2放置元件hudie2，調整元件hudie2的位置，并新建一個引導層使用鋼筆工具繪制蝴蝶飛舞的路線，創建補間動畫(見圖4)。

圖4 蝴蝶的路徑動畫

除此以外，作品還制作了遠處大雁飛過、落花等序列幀圖像，方法類似，不再累述。

2.5 互動功能制作

然后在多媒體軟件Adobe Flash中導入以上素材。Flash舞臺背景設置為3 072×768像素。導入動畫素材，形成動畫元件。并特別為蝴蝶元件設置飛舞的路徑，以便影子觸碰到蝴蝶時蝴蝶按此路徑飛舞。編寫ActionScript互動腳本，捕捉鼠標接近事件，當鼠標接近時，各種動畫內容會觸發。例如鼠標光標靠近蝴蝶是，啟動蝴蝶飛舞的動畫；鼠標光標靠近花時，觸發落花動畫，鼠標光標靠近鳥兒時，鳥兒飛走，等等。捕捉鼠標移動時間，當鼠標從左向右快速移動時，觸發蘭花搖曳的動畫，產生風吹葉搖的效果。ActionScript是Flash多媒體軟件平臺中的交互腳本語言，例如蝴蝶交互的腳本代碼如下：

import flash.events.MouseEvent;

import flash.events.Event;

import flash.utils.Timer;

import flash.events.TimerEvent;

var Butterfly:butterfly = new butterfly();

var Butterfly2:butterfly2 = new butterfly2();

addChild(Butterfly);

addChild(Butterfly2);

Butterfly.x =-3.90;

Butterfly.y =-5.70;

Butterfly2.x = 3.45;

Butterfly2.y =-39.15;

function fly(evt:MouseEvent):void{

evt.target.play();

}

Butterfly.addEventListener(MouseEvent.ROLL_OVER,fly);

Butterfly2.addEventListener(MouseEvent.ROLL_OVER,fly);

最后由互動投影軟件隱藏鼠標光標，并由影子控制鼠標光標的實際位置，作品就完成了。完成后的作品效果見圖5。

圖5 互動投影數字藝術作品《蘭花飄香》效果

3 結 語

互動投影是一種新穎的多媒體技術。互動投影技術在未來必將在游戲娛樂，會展展示等等多個方面發揮極其重要的作用，目前我國的互動投影技術正在快速發展。本文使用互動投影技術和Flash交互動畫技術，設計了一個國畫風格的畫面，并使用ActionScript實現了動畫的交互，創作了一個新穎有趣的數字藝術作品。交互數字藝術是新興的藝術領域，還需要更多藝術家共同參與與創作。可喜的是，越來越多的藝術家和院校越來越重視新媒體藝術，很多高等院校也正在專門建設新媒體藝術實驗室[16]，相信不久的將來將會涌現出越來越多精彩的互動投影藝術作品。