CAVE投影系統(tǒng)在藝術(shù)展覽中的應用

摘要：在經(jīng)濟與科技飛速發(fā)展的今天，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸進入人們的視野，并且所使用的范圍也逐漸廣泛。在展覽中傳統(tǒng)的靜物陳列、圖文闡述的展示方式已經(jīng)無法滿足展示的復雜需求，新興的多媒體投影技術(shù)被廣泛地應用到展示設(shè)計，推動著展示設(shè)計向著虛擬化、場景化、情節(jié)化的方向發(fā)展。本文對CAVE投影系統(tǒng)進行研究探討，分析其整體系統(tǒng)組成和特點優(yōu)勢，并且探討CAVE投影系統(tǒng)對現(xiàn)代博物館展示設(shè)計的影響。

關(guān)鍵詞：CAVE投影系統(tǒng);沉浸式體驗;應用

一、CAVE投影研究

（一）CAVE投影的概念與原理

CAVE投影系統(tǒng)也叫洞穴投影系統(tǒng)，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，可以融合視覺、觸覺、聲音等，并且可以跟蹤頭部的6個自由度的運動。洞穴沉浸式虛擬展示系統(tǒng)原理復雜，它是以計算機圖形學為基礎(chǔ)，把高分辨率的立體投影顯示技術(shù)、多通道視景同步技術(shù)、視角動態(tài)跟蹤及捕捉技術(shù)、音響技術(shù)等結(jié)合，這樣就產(chǎn)生了一個由多人三維投影圖片包圍的身臨其境的虛擬環(huán)境。

當現(xiàn)實世界搭建供體驗者體驗的真實環(huán)境需要耗費大量的人力、物力、財力時，人們通常會考慮使用虛擬仿真技術(shù)來達到體驗的目的。虛擬仿真帶來的體驗感越真實，越能夠有效幫助體驗者積累正確的經(jīng)驗和塑造符合現(xiàn)實的心理狀況。雖傳統(tǒng)的單投影面虛擬仿真已經(jīng)利用3D技術(shù)提升的真實感，但其效果還遠遠跟不上CAVE洞穴虛擬仿真。

CAVE系統(tǒng)是一種基于多通道視圖同步技術(shù)和立體顯示技術(shù)的房間式投影視覺協(xié)同環(huán)境，分成四個投影平面（三個墻面和一個地板）、五個投影平面和全封閉式的六個投影平面三類虛擬現(xiàn)實全沉浸效果。因為投影面積可以覆蓋用戶的所有視野，沒有任何視覺盲點，用戶完全被三維投影圖像包圍，具有震撼感和身臨其境的感覺。

（二）CAVE投影的特點

（1）畫面完整。沉浸式投影采用多個投影儀投射圖像，投影融合軟件使投影圖像更加完整、尺寸更大，并帶來更強的視覺沖擊。

（2）高分辨率。多臺投影機各自負責投射不同部分的畫面內(nèi)容，分辨率與畫面的大小沒有關(guān)系，所以畫質(zhì)還是很清晰。

（3）沉浸式互動體驗。三百六十度體驗優(yōu)質(zhì)畫面和音效給觀眾帶來的身臨其境。

（4）多通道技術(shù)沉浸感。擬現(xiàn)實渲染技術(shù)，實現(xiàn)圖像的無縫拼接和集成，展現(xiàn)沉浸式的三維沉浸感。

（三）CAVE投影的應用

CAVE投影因其視覺效果而令人嘆為觀止，廣泛應用與對空間感和視覺效果要求較高的領(lǐng)域應用于科技館、博物館、多媒體展廳、建筑展示、室內(nèi)裝飾、設(shè)備結(jié)構(gòu)研究、模擬培訓、科研、餐飲、KTV等對城市規(guī)劃的展示;交互設(shè)計虛擬仿真實驗室解決方案：虛擬訓練、設(shè)備狀態(tài)可視化等;軍工國防武器裝備人機環(huán)境虛擬仿真實驗室解決方案：武器裝備人機環(huán)境系統(tǒng)工程研究以及軍事心理學應用，軍事訓練、軍事教育、作戰(zhàn)指揮、武器研制與開發(fā)等;用戶體驗與可用性研究虛擬仿真實驗室方案：游戲體驗、體驗類運動項目、影視類娛樂、多人參與的娛樂項目;虛擬購物消費行為研究實驗室方案;安全人機與不安全行為虛擬仿真實驗室方案;駕駛行為虛擬仿真實驗室方案;人因工程與作業(yè)研究虛擬仿真實驗室方案;可以說，CAVE是一種全新的、先進的、完全沉浸式的體驗，可以應用于任何有沉浸式需求的專業(yè)領(lǐng)域。

二、科技與藝術(shù)的完美融合

（一）光之博物館

巴黎，作為世界時尚之都，城市的每個角落似乎都可以看到博物館、劇院、花園、噴泉和雕塑，而藝術(shù)之都的美譽在巴黎首座數(shù)位藝術(shù)博物館“光之博物館”中得到印證。博物館的前身是一座19世紀建造的鑄鐵車間，2018年藝術(shù)家們來到了巴黎十一區(qū)，將這個制造廠翻新，并且保留了它原來的煙囪、冷卻水池、干燥塔等結(jié)構(gòu)。改建成了空曠的互動沉浸式展覽館。展館約有三千平方米的表面積，幻化成了三百六十度無死角的宏大圖像。

2018年4月13日開館的“光之博物館”包含一系列展覽，一共使用一百二十臺投影設(shè)備和一套音響設(shè)備。博物館每年都會有新的主題，而作為首秀，他們選擇了古斯塔夫·克里姆特代表作《吻》和其徒弟埃貢·席勒的作品。展覽分為兩個展區(qū)，其中一個區(qū)域會有兩個數(shù)碼投影在無限的循環(huán)，第一個投影時間長達30分鐘，投射的都是古斯塔夫·克里姆特和埃貢·席勒的作品。借助于藝術(shù)和音樂沉浸式體驗技巧，從地面到天花板，投影面積達到3300平方米，墻壁高達10米！

另一個區(qū)域以新生代藝術(shù)家為主，展現(xiàn)一場全新的現(xiàn)代化展覽，在同一個空間中，這種新與舊，古老與創(chuàng)新的藝術(shù)形式彼此交融匯聚，給觀眾帶來全新的觀感體驗。Ouchhh團隊建構(gòu)了一個AI系統(tǒng)，物理學、時空、光線、理論，AI系統(tǒng)從這些體系中學習并轉(zhuǎn)譯成各種酷炫的圖像。詩意的AI圖案設(shè)計被無限投射在藝術(shù)場館的墻壁、天花板和地板上，星星點點、毫無章法地在表面大規(guī)模爆炸、旋轉(zhuǎn)、疾馳。這些數(shù)不清的圖案原是兩千萬行的文本經(jīng)由AI翻譯處理而成。136臺投影儀共同作業(yè)，帶領(lǐng)觀眾走入一段夢幻閃耀的旅程。

而這樣的光之博物館藝術(shù)盛宴是古典繪畫和現(xiàn)代CAVE投影科技的結(jié)合，可以稱得上是真正的沉浸式體驗。

（二）中國人民革命軍事博物館

中國唯一的綜合性軍事歷史博物館——中國人民革命軍事博物館，采用明基工程投影機為中國人民革命軍事博物館創(chuàng)造現(xiàn)代化展示方式，將視頻等多媒體形式與靜態(tài)展品或場景結(jié)合，生動呈現(xiàn)豐富資料、創(chuàng)造逼真主題景觀，呈現(xiàn)出波瀾壯闊的歷史畫卷;讓觀眾真切感受歷史，眼見為實，沉浸于歷史之中，獲得更深刻的體會。

在“技術(shù)創(chuàng)新與博物館發(fā)展高峰論壇”，同樣提及文博領(lǐng)域數(shù)字化的重要性，故宮博物院、秦始皇帝陵博物院、敦煌研究院等博物館都應該重塑自己以適應新時代并跟上數(shù)字世界節(jié)奏。富有社會教育責任的博物館，為了順應數(shù)字時代潮流，數(shù)字化歷程是必經(jīng)之路。博物館透過多媒體綜合傳播先天優(yōu)勢，讓文物不再只是靜態(tài)展示，更加活靈活現(xiàn)地“活起來”，調(diào)動觀眾多種感官接收信息，更有趣有效率地傳播知識素材。

三、CAVE投影在展示設(shè)計中的影響

用“光之博物館”的總監(jiān)bruno monmer的話來講，建造這樣一個藝術(shù)中心的目的就是實現(xiàn)區(qū)域合并：“那就是數(shù)字科技在21世紀的展覽中變得如此重要的原因，它可以用來實現(xiàn)創(chuàng)意，在傳播方面已經(jīng)變得越來越重要，它還能夠在不同的區(qū)域之間建立聯(lián)系，為藝術(shù)作品增添活力，增強人們對藝術(shù)的情緒感知，盡可能地接觸最多的客戶?！?/p>

對信息傳遞的影響。CAVE投影技術(shù)在博物館中的應用，使信息傳遞的方式更加多樣化。它不同于傳統(tǒng)的靜態(tài)平面展示，信息以動態(tài)的、輔助適當?shù)奈淖?、音樂、圖片等方式傳播，讓展覽信息內(nèi)容更有層次感。方便觀眾在短暫的觀展時間內(nèi)快速接收信息，更全面的解讀。展覽更有效，因為同一場景上的投影可以快速改變展覽的不同內(nèi)容。

對展覽館空間的影響。因為投影設(shè)備在投影過程中需要一個承載物，所以，在對展覽館規(guī)劃設(shè)計時需要考慮投影需要在一個昏暗或者相對封閉的環(huán)境，避開例如靠經(jīng)門、窗戶等光線較多的位置。

對展覽成本的影響。雖然展覽給人帶來的視覺沖擊體驗很好，但是投影所需要的設(shè)備成本、人工成本、制作成本都很高。但是由于它可以在同一場景更換不同的展示內(nèi)容的特性，比傳統(tǒng)固定不可更換的展示方式成本相對低。投影技術(shù)以其創(chuàng)新性強、對觀眾吸引力大等優(yōu)點，在展示設(shè)計中的應用將越來越廣泛。

對技術(shù)團隊的過度依賴。面對新的技術(shù)，許多設(shè)計還只能做到固定展示模式的套用，CAVE投影系統(tǒng)在展示設(shè)計中主要依靠設(shè)備租賃以及專業(yè)的技術(shù)制作公司或團隊，這也會導致對技術(shù)的過度依賴，設(shè)計創(chuàng)意被捆綁。要將技術(shù)更好地運用到展覽中，應該以展覽內(nèi)容為主體的基礎(chǔ)上進行展示技術(shù)的創(chuàng)新，注重內(nèi)容和形式的統(tǒng)一，重新激發(fā)展示內(nèi)容新的生命活力，不可一味地技術(shù)堆砌展示，本末倒置。

CAVE投影對藝術(shù)展覽設(shè)計的應用方面是突破性的發(fā)展。在藝術(shù)展覽的應用上，仍有廣闊的市場和發(fā)展前景，并將向現(xiàn)代技術(shù)與展覽藝術(shù)更加完美地結(jié)合發(fā)展。

作者簡介：閆凱麗，女，漢族，碩士在讀，研究方向：視覺傳達、媒介傳播、圖案研究。