从经典绘画的立体三维化到数字媒体艺术的内空间属性

叶淑华

从经典绘画的立体三维化到数字媒体艺术的内空间属性

叶淑华

2015年4月在上海新天地有一场极其特别的梵高作品展——不朽的梵高。这场展览里没有出现梵高的油画实体，而是将油画作品数码化成为动态的视频，利用技术通过声、画结合增加代入感。画展的感染力很强，触动了许多观众的心灵，而不须要太多知识储备的要求。

与传统架上绘画相比，数字影像的优势在于其储存、传播、观察、修改方法的方便简易。同时这种从图像到编码再到图像的转译方法也为空间距离信息的传输提供了新的空间和方法，让数字影像中的视觉平面信息和距离信息可以一同被记录并最终播放出来。基于对视觉平面系统以及距离信息系统的进一步了解，我们需要探讨数字影像通过自身的哪些属性来完成对影像内部空间的记录与再现，最终达到还原真实视觉空间的目的。

在这些“会动”的大型画作中，它破坏了传统的看画方式，引起了人们最大的兴趣，使观众沉浸在经典画作带来的一幕幕场景空间中。也有很多人，对画展中图画的空间立体效果产生了极大的兴趣，是什么让这些静态的经典画作“动”了起来，并且具有空间呢？

首先，这些数字化的名家名作是动态（具有连续多帧组成的时间轴）的，相对于静态的数字影像作品（摄影、数字插画、计算机图形等），两者都同时蕴含平面二维性与空间三维性，只是表现出的空间属性的强弱、状态不同。

例如，很多人认为摄影、录像以及以手绘插画都不具有空间属性，它们在生成采集的时候已经被记录成二维的像素点了。摄影以及录像作品建立对真实世界进行光学记录的基础之上，它们记录的是真实空间当中的一个瞬间可视画面（或者连续瞬间可视画面），内部深深烙印着这个画面生成时的三维空间信息。例如，它们的镜头、景色、透视比例等，而这些空间信息在当代的计算机测绘以及计算机绘图手段的帮助下，是可以被测算并再现的。展览就是使用这些信息，对画作重新进行了空间信息的强化和绘制。

影像的空间属性如何体现在影像作品当中？要分析这个问题，我们需要从人类的辨别空间的机制入手。这套机制当中包含两套不同的系统。

人的视域（Horizont）——视力所及的观测范围在六十度左右，在这个范围内眼睛采集光学信息转化为生物电，获得时域范围内的视觉平面，真实记录了物体在视觉平面上的位置以及大小。这种记录是不含距离信息的，类似于观星图或者观察星空，无法得知星星和观者之间的距离关系，我们称它为第一套系统。

同一时间，因为人的左右眼睛所处空间位置的略微差别，导致双眼所获得的图像略有不同。视觉平面信息通过眼睛接收传达到大脑，大脑在接收到眼睛所获得的信息后，会把这种差异化的图像整合成为一个完整的画面，里面包含了眼睛观察所获得的“夹角”信息——视差（Parallx），人的大脑利用它转译出物体距离人远近的信息，也就是第二套系统。至此，人类神奇的生物构造完成了一次信息的转译以及空间定位，以人的视觉平面为坐标，加上距离信息，形成一个以观察者为原点的空间坐标体系。

请假定观众是静止的，屏幕上的画面也是静态的。由于靠近观者的视觉夹角大、视觉空间跨度大，距离观者遥远的事物视觉夹角小、视觉空间跨度小，因此屏幕上存在基础的空间信息，通过前后遮挡以及近大远小的形式表现出来。通过对光学的运用以及数值研究，人类逐渐摸索出这种基础空间信息的规律并把它发展成为方法以及学科——线性透视。文艺复兴时期艺术家布鲁内蔡斯基发明的线性透视系统沿用至今，历经众多的改良和发展，仍然是架上绘画中最为重要的表现画面空间信息的方法。

第一套视觉系统——视觉平面的信息在屏幕上被真实再现了，但是屏幕上呈现信息仍不完整。由于虚拟屏幕上呈现出影像是在一个平面上呈现的，从屏幕上获得影像对于观者的距离被压缩在了屏幕上，因此缺失了“视差”这一项重要信息。

假定观众现在可以在屏幕前运动，但是屏幕上面的内容不改变。通过视差信息的获得以及视点运动比对，观者立刻会做出判断：这是平面的，画面由透视造成的空间信息都是“假的”。

为什么要通过视点运动才能做出准确的判断？视差是通过“夹角”来进行计算的，这套系统在单一的静态画面中，由于缺乏比对，感知的能力很弱，几乎不能构成有效的判断。因此前面在进行分析时，将虚拟屏幕上的视差信息判断为“缺失”而非“错误”的信息。这种视差信息的缺失在某种特定情况下，能够被周围环境填

补和引导，完整真实空间信息传达或者成为视错觉。位于韩国济州岛的幻觉艺术博物馆，里面存放的许多作品能够利用画面、灯光、观众和角度合理掩盖真实的“视差”信息，从而获得十分有趣的错觉互动艺术品。值得注意的是，这种艺术错觉只能在一定的角度范围内生效，而且观众一旦以运动的方式进行观察，不论以何种角度，都能很轻易地看出真实的空间关系。

基于人的视觉运作系统具有以下特点：视点为坐标系统原点，包含视觉平面信息以及距离信息。一个视觉平面信息只对单一视点有效，属于一一对应的静态信息，特点是直观有效。距离信息则需要通过视点运动才能被准确传达，而且有这种信息的准确程度不容易被觉察，特点是动态和允许误差性。

1997年上映的电影《铁达尼号》由詹姆斯·卡梅隆James Cameron进行执导，在2012年利用影像的各部分嵌入计算机图形空间技术，完成了电影3D版的制作并上映。3D版本的上映让许多影迷能够获得身临其境的观看感受，但也有不少人诟病这并非真正的三维空间，而是“假3D”。《铁达尼号》制作团队重新制作出影片对应的空间信息的确是存在主观设计因素在其中，由于拍摄当时使用的影像记录工具并没有完整地记录空间信息，因此导演以及制作团队在原有数据的基础上通过制造视差景深、深度重绘以及三维模型接入的手段重新绘制出空间信息以一种主观力求贴近真实的创作。即使是这样，数字媒体的空间属性在影片中存在可塑造性，已经获得充分的肯定与实践。

在绘画作品中有这样的定义，“作品内部不同物体之间的距离以及观众与作品中物体之间的距离形成绘画作品的空间”。这里所说的绘画空间，是一种虚幻空间，即视觉空间。引申到数字影像当中，即为单帧或多帧影像“内部”视觉所包含的空间属性。

在展览中，梵高的作品《星空》（Starry Night，1889年），原来是一幅传统的架上绘画作品。在数字影像技术的介入下，可以为其补充加入内空间属性，在原画的基础上塑造出具有三维空间感的动画。

空间属性按照存在方式的不同，可以分为数字媒体的内部空间属性以及外部空间属性。记录在作品内部，不因播放介质改变而改变的空间属性，称之为内空间属性，由画面构成、深度信息、衰减、材质等内容组成。数字影像在不同播放介质和实体上，所获得的不同的空间效果属性，称之为外空间属性，通常包括光源、成像材质、实体形态、视点运动、地理环境等内容。

空间属性中，最为重要的是深度，它是其他空间属性的根本来源。例如，画面大小构成、深度和衰减等。

深度信息的采集可以分为两种，一种是源头采集，一种是空间采集。所谓的源头采集，就是现场测量记录由剧组将现场的空间关系利用光学测距的方式记录下来而空间采集则是通过特定方式将整个对象的空间记录下来，或者在软件三维空间当中生成虚拟实体，设定观者位置，最终获得与观者相关的深度信息。

深度信息以距离长度为单位，但同时又是微妙而富有弹性（允许误差以及强化重点）。每个空间都可以量化出无限个的点，意味着从视角原点出发，可以获取无限多的深度信息。

通过源头采集方式获得空间信息若以数字进行记录显然是不合理的，这可能造成需要记录的信息量变得极不稳定或趋向无限大。我们需要一种细腻准确、方便直观利于传输的转译方式，很显然我们找到了答案——贴图深度贴图以黑白两色的二维点阵记录画面当中的空间信息，浅色距离近，深色距离远，黑白分别表示无限远以及贴近视角原点。这也是现行数字影像工业中，将二维图像转为三维图像的最常用方式。

在3D版的电影制作中，经常可以看到两台摄影机被架设在几乎相同的位置，拍摄同一个镜头的情况，这是获得空间信息的最直接的记录方法，借助模拟“视差的机制，同时把信息采集与图像生成、传输以及最终播放连接在一起。这种方法非常有效，因此相关的三维成像技术在过去十年间飞速发展并开始被广泛应用在影视行业当中。

但从本质来说，源头采集建立在二维画面构成采集的基础上，与视角的关系一一对应，即一个画面构成对应一张深度贴图。这造成景深信息与画面构成同样的局限性，在画面重新被转译出来之后，观众不可以看到其他的角度的内容。因此在转译阶段这两种方式都只成功了一半。传达出富有深度信息的数字影像，只有一个视觉角度。真实的视觉环境是观众视点可以运动和改变的这也是主流数字影像被诟病为假三维的原因所在。

空间采集可以利用电脑生成深度信息，而且更加全面——它可以从空间维度的任意一个视点出发，获得准确的深度信息。单纯从信息采集的定义上出发，目前现行可用的方式有两种：利用三维软件生成空间信息或利用光衍射进行全息影像记录。而在三维软件制作的数字影像中，由于要采集深度信息的对象和视角都是在软件当中虚拟出来的，因此要模拟并生成任意的深度信息都是可能的，只要配合恰当的播放介质，选择合适的转译编码形式，便能够被转译和播放出来。相信在不远的将来特别是在VR技术越来越普及的今天，相信很快将被攻克，经典艺术从画架走入屏幕，再从屏幕真正走入立体空间中的世代，不远矣！

（作者单位：广州美术学院）