互 动 投 影 数 字 艺 术 实 践

罗立宏， 宋择林

(广东工业大学 艺术设计学院， 广州 510006)

0 引 言

互动投影是一种新型的多媒体展示技术，利用先进的计算机视觉技术和投影显示技术来营造一种奇幻动感的交互体验[1]。从技术原理上看：它首先通过感应设备捕捉到人体运动的信息；这些信息送往影像分析系统进行分析．识别出人体的动作及其变化；影像播放系统根据识别出的动作及其变化播放相应的影像．并利用投影仪等设备将影像投射到特定的位置上，从而实现人体的运动动作与影像之间的互动[2]。

互动投影技术和触摸屏技术完全不同：① 触摸屏技术需要一个与人体接触的介质(触摸屏)来感应动作，这样动作就必须施加到一个载体上；互动投影则不需要，参与者只要在特定的区域内，可以自由动作。② 触摸屏技术能够处理的动作少而简单．只有利用手指点击、滑动、移动等，只是用手指替代了鼠标;互动投影可以采用身体的任何部分来产生动作．包括手、脚、头等部位，动作可以自由发挥．可以是挥手、踢脚．踩、跳等。③ 触摸屏技术交互的对象是触摸屏，而互动投影技术交互的对象是影像．是对投影的影像施加交互动作。由于互动投影具有很强的互动体验感，相对于传统的鼠标、键盘为主的交互方式，在互动上发生了革命的变化．使人能够通过影像和姿势变化进行交互，更加人性化。随着近年研究的深入，互动投影还可对人体细微的动作如手势[3-4]、指尖活动[5]进行捕捉和分析，还可与增强现实结合在一起[6]，使互动投影的交互方式更加精确化和多样化。

互动投影属于虚拟现实技术的一种，这种技术在产品广告、新车发布、建筑展示[7-8]、数字娱乐[9]、教育[10]甚至医疗领域[11]也有广泛的应用。在酒吧、儿童游乐场所应用较多。游戏形式多种多样：有摸鱼、下棋、击鼓、踢球、角色互动等。

然而，以上提及的这些应用中，把互动投影用于艺术创作的还不多。但近年也有一些艺术家进行了一些实践。2015年，日本关系学院大学曾经开发了一个多人交互互动投影映射系统，把互动作品投影到建筑物上并与多人互动[12]。2016年，Lange等[13]开发了一个由多投影实现的混合现实绘画系统，可以在虚拟空间中喷涂作画。互动投影是一种新型的多媒体手段，可以作为一种新的数字艺术创作和表现手段。然而，在这方面，国内的研究并不是很多。为此，本文在这方面进行了一些研究和探索，利用互动投影创作新颖的可交互的中国画数字艺术作品。

1 互动投影系统的组成

为了创作一个互动投影艺术作品，首先要了解一下互动投影多媒体系统的组成。互动投影系统有单通道系统的[14]，也有多通道系统的[15]。但究其根本，都由4个部分组成：

(1) 信号采集部分。主要任务是采集人体运动的信息，也就是完成信息的捕捉。信息捕捉设备有红外感应器、视频摄录机、热力拍摄器等。

(2) 数据处理部分。 是互动投影系统的核心部分，是把信号采集部分得到的数据进行实时分析，识别出参与者的动作及其变化，并将分析得到的结果与影像播放系统对接．形成动作与投影影像的互动。

(3) 成像部分。 是将影像呈现到特定的位置，其设备除投影机外，等离子显示器、液晶显示器、LED屏幕都可以作为互动影像的载体。

(4) 辅助设备部分。包括传输线路、音响设备．安装构件等。

2 互动投影数字艺术作品创作

考虑创作一个中国画水墨风格的数字艺术作品。水墨艺术独特的表现形式首先体现在水墨艺术中特有的简洁的形式语言，即“计白当黑”的朴素形象。水墨艺术简约的画面不等于简单，而是形象简捷，寓意丰富，妙在以极少的要素表达最多的信息。“以少胜多”“以一当十”“计白当黑”“无画处皆成妙境”平面设计是中国绘画文化对简约美感的总结。其画风元素极其简单，如水墨的枝条、水墨的嫩叶，运用毛笔的书法性线条和渗化感的水墨效果，给人以诗一样的意境，显示了高雅的文化品位和人文情怀。

2.1 构图设计

为了使画面整洁干净又不失画风优美，才有长幅水墨画的比例3072像素：768像素；在画面设计上保持松弛有度，不至于拥挤又不会显单调。设计风格以石头，兰花为前景，3个形态不一的石头均匀排布，石上盛开着娇艳的兰花；在画面上方，设计了若隐若现的山脉，丰富画面的元素，体现背景的深度。

2.2 兰花设计

在每个石头均设计娇艳盛开的摇曳的兰花，构想兰花会轻轻摇曳，并偶尔受到风吹加速摇动，所以在兰花元素设计中制作两组动画序列帧，慢慢摇动和加速摇动(见图1)。

图1 背景与兰花

由于兰花摇曳有缓慢和加速2种状态，所以设计思路为新建lanhua元件，前面为兰花缓慢摇曳的序列帧，后面放置加速摇曳的序列帧，为了使兰花在没触发的状态下不会播放加速的状态，这里使用gotoAndPlay()语句来控制。每个缓慢摇曳的兰花图片设计播放时长为3帧，每个加速摇曳的兰花图片设计播放时长为1帧；前55帧为缓慢摇曳兰花，第55～90帧为加速摇晃状态的兰花，并在第55帧动作面板添加actionscript语句：gotoAndPlay(1)；故每次播放缓慢摇曳兰花到结束的55帧时，就跳回第一帧重新播放元件而不会播放加速摇晃的兰花。

2.3 飞鸟设计

配合画面风格采用相应的飞鸟，在色彩上选用了蓝天的天蓝色，体现自由欢快的飞鸟，并设计其扇翅的序列帧以便后期导入flash制作飞翔动画(见图2)。

图2 飞鸟序列帧

设计制作一个飞鸟偶尔飞入舞台，并停在石头直到触发飞走的动画；故设计思路为设计制作一个飞鸟元件并在飞到某个石头的时间停住。可以使用stop()语句来实现控制。新建元件birdfly，利用库中的飞鸟扇翅的序列帧图片制作一个鸟飞行的元件；新建元件birdstand，利用库中的鸟摇头的序列帧图片制作一个鸟在石头上摇头的元件。新建元件bird，在该元件中为元件birdfly制作一个飞入舞台的动画，并在后一帧放置元件birdstand和在该帧使用stop()语句使元件的播放到该帧停止，最后在往后的帧制作飞鸟飞出舞台的动画。

2.4 蝴蝶设计

为了丰富画面的色彩，本作采用2个颜色形态相异的飞蝶，并设计飞舞的序列帧以便导入flash中制作动画(见图3)。

图3 蝴蝶的序列帧

单纯依靠设置关键帧有时无法实现复杂的动画效果，有很多运动是弧线或者不规则的，这时就要应用 “引导路径动画”了，将一个或多个层链接到一个运动引导层，使一个或者多个对象沿同一条路径运动的动画形式被称为“引导路径动画”。新建元件hudie1，放置蝴蝶素材的序列帧，每个图片占2帧；新建元件butterfly1，在元件butterfly1放置元件hudie1，调整元件hudie1的位置，并新建一个引导层使用钢笔工具绘制蝴蝶飞舞的路线，创建补间动画。新建元件hudie2，放置蝴蝶素材的序列帧，每个图片占2帧；新建元件butterfly2，在元件butterfly2放置元件hudie2，调整元件hudie2的位置，并新建一个引导层使用钢笔工具绘制蝴蝶飞舞的路线，创建补间动画(见图4)。

图4 蝴蝶的路径动画

除此以外，作品还制作了远处大雁飞过、落花等序列帧图像，方法类似，不再累述。

2.5 互动功能制作

然后在多媒体软件Adobe Flash中导入以上素材。Flash舞台背景设置为3 072×768像素。导入动画素材，形成动画元件。并特别为蝴蝶元件设置飞舞的路径，以便影子触碰到蝴蝶时蝴蝶按此路径飞舞。编写ActionScript互动脚本，捕捉鼠标接近事件，当鼠标接近时，各种动画内容会触发。例如鼠标光标靠近蝴蝶是，启动蝴蝶飞舞的动画；鼠标光标靠近花时，触发落花动画，鼠标光标靠近鸟儿时，鸟儿飞走，等等。捕捉鼠标移动时间，当鼠标从左向右快速移动时，触发兰花摇曳的动画，产生风吹叶摇的效果。ActionScript是Flash多媒体软件平台中的交互脚本语言，例如蝴蝶交互的脚本代码如下：

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);

最后由互动投影软件隐藏鼠标光标，并由影子控制鼠标光标的实际位置，作品就完成了。完成后的作品效果见图5。

图5 互动投影数字艺术作品《兰花飘香》效果

3 结 语

互动投影是一种新颖的多媒体技术。互动投影技术在未来必将在游戏娱乐，会展展示等等多个方面发挥极其重要的作用，目前我国的互动投影技术正在快速发展。本文使用互动投影技术和Flash交互动画技术，设计了一个国画风格的画面，并使用ActionScript实现了动画的交互，创作了一个新颖有趣的数字艺术作品。交互数字艺术是新兴的艺术领域，还需要更多艺术家共同参与与创作。可喜的是，越来越多的艺术家和院校越来越重视新媒体艺术，很多高等院校也正在专门建设新媒体艺术实验室[16]，相信不久的将来将会涌现出越来越多精彩的互动投影艺术作品。