“栅缝扫描”影像新技术在三维空间互动装置 艺术的应用

李立锋

【摘要】 “栅缝扫描”影像技术通过运用多次重复曝光的方式生成影像，从而让影像产生抽象迷幻的视觉效果。“栅缝扫描”影像技术在三维空间领域的研究，除了能让参与者和影像进行实时互动之外，更让该技术的效果与美学思想延伸至人与空间相结合的虚拟场域之中，不仅丰富了视觉艺术的创作手法，书写了独特的视觉美学，同时该技术涉及綜合整合科技、艺术与人的互动关系，对艺术设计创作的思维层面具有较大的启发意义和挖掘价值。

【关键词】 栅缝扫描;栅缝扫描图像;拟像;互动艺术

[中图分类号]J41  [文献标识码]A

“栅缝扫描”摄影技术（Slit scan photography）出现于19世纪，当时主要用于拍摄全景图像以判断赛马场中的最终获胜者。对影视工作者而言，栅缝扫描技术是他们“化腐朽为神奇”的一种表现方式，它能在画面中呈现第四维度（时间）的存在与变化。普通摄影技术通常呈现的是某个静止的时间点内的事物，而栅缝扫描摄影技术则能捕捉一帧帧狭长的画面，再将无数的长条状帧从左到右或从上到下排列成一张反映时间的变化的画面。该技术的发明者为John Whitney，视觉效果总监道格拉斯·特朗布尔（Douglas Trumbull）后来对这项技术进行了改良，相关技术用于库布里克的电影《2001：太空漫游》的制作。

“栅缝扫描”影像技法是源自于传统摄影照相术“扫描摄影”的一种技术，在19世纪光学照相机的诞生时，就已经有不少摄影师对该技术进行了应用。其主要原理是利用底片感光显影的特性，用一片实心木板遮在底片前面挡住光线，再让实心木板上开一个缝隙透光，缝隙使光源通过并打在部分底片的一处使之感光显像，最后再移动实心木板让缝隙滑动，使光线打在不同的底片位置上感光（图示1）。如此，能让一张完整的底片分成多个不同部分在不同时间曝光显影，这样就产生了“栅缝扫描”这种类似拼贴手法的影像技术。与传统拼贴技法不同，“栅缝扫描”影像多次在不同位置感光储存进底片中，而拼贴技法则是把多张底片洗成照片后再进行剪贴。虽然最后产生的视觉画面可能类似，但是“栅缝扫描”影像的细腻度胜于拼贴的手法，产生的本质与美学思维也有很大的差别。

该项技术经过数码化的变革后，已经与传统“栅缝扫描”技术有差异，数码化后不需使用缝隙感光，并且摆脱传统物理缝隙不精准的特性，直接使用计算机精准运算后显示。“栅缝扫描”技术数码化后所得到的视觉效果和传统“栅缝扫描”技术类似，但也有相当的区别，相比而言，数码化后的“栅缝扫描”运算更为精准，极大地提升了画面的细腻度与画面掌控力、表现力。同时，数码化后的“栅缝扫描”技术可以产生更多变化的运算结果，相应地能产生诸如水流、迷幻、抽象线条、魔幻视觉等等。这些效果运用在MV、电影、动画、电玩游戏等多媒体影像上，能产生横跨百年的时空穿越感。“栅缝扫描”传统技法对现代影像特效具有极大的影响，可谓是计算机影像特效研究的起点，“栅缝扫描”数码相关技术的发展促进了特效算法的快速发展，客观上促使了影像特效技术不断推陈出新。

一、“栅缝扫描”技术成像原理

数码“栅缝扫描”成像技术原理如图1所示，它将不同时间的影格和不同时间的物体运动性当作“栅缝扫描”的运算逻辑，让不同秒数的影格与不同位置的物体按照同样的影格同时显示，就能创造出如图2的效果。在此过程中，不同影格中的物体同时显示在同一个画面上，而当影像同时显示后再撷取不同的像素位置，如此就产生出如图2所产生的“栅缝扫描”运算结果。

二、动态影像的撷取

（一）动态影像撷取的原理

在上述分析的基础上，我们将实际运用“栅缝扫描”影像演算的方式，使一般的影片内容产生形变的效果。“栅缝扫描”影像演算已发展多年，从最早Eddie Elliott发表的算法，到近期多位计算机工程师纷纷释放出此算法的概念逻辑与开放源始码等等。在此研究中，我们使用的演算逻辑参考Eddie Elliott发表的算法“动态Slit-Scan影像分割法”，并且依据一秒30张的方式，撷取两秒60张的影像，以合成一张画面为目的，每张影像依据时间排序，撷取不同的位置，最后就能得到一张拥有动能形变的影像，如图3所示。

（二）动态影像的撷取方法

在此演算上面，我们把影片解析度设定成“320×240”，而我们让60张的影像，每张撷取的尺寸是“320×4”，依据时间撷取的“320×4”合成“320×240”，最后产生的效果就能让影片中有动态位移的对象扭曲形变，如图4所示。

（三）视屏实时互动的创作原理

影像在“栅缝扫描”中是很重要的一环，影像的内容与“栅缝扫描”演算方式的不同，能产生出不同的视觉效果。为了使影像能达到互动的效果，所以影像本身的内容要能实时撷取参与者，因此我们利用监视器直接撷取影像的方式取得影像。无线摄影机、IPCAMERA、WEBCAMERA等一般的监视器，只要有Windows数码相机的通讯协议，都能使用DirectX的直演来抓取视频装置的图片。实时的影像无法做成“栅缝扫描”的效果，所以刻意让影像纪录起来，并把影像直接存进内存位置，当成影像的缓冲区。

三、互动艺术作品《曲扭效应》创作原理

“栅缝扫描”技术运用在实时影像时，需要使用webcam视频或能使用Windows数码相机通讯协议的摄影机来实时撷取影像，以用来演算。摄影机的功能与画质也影响着影像的运算与结果。因此，在制作此范例作品时，笔者测试了多部不同厂牌之视频或摄影装置，并且归纳出两种不同的摄影芯片CMOS与CCD，测试结果显示CCD的摄影芯片影格数较灵敏，适合“栅缝扫描”技术的运算，其两种芯片的差异如图表1所示。

（一）互动艺术作品《曲扭效应》创作方法

在此互动装置中，为了让“栅缝扫描”演算运用在参与者和对比雕塑上，在影像输出设备的前方直接架设了一台实时撷取影像的摄影机，让参与者在观看电视或投影机屏幕时能实时入镜，并且被摄影机捕捉影像。参与者被摄影机捕捉后，经过“栅缝扫描”实时演算，让参与者能观看演算的结果，如图示2所示。

接着，为了使“栅缝扫描”演算的效果能用另外一种方式相反的运用，因此刻意在现实之中，雕塑了一尊实体的人型雕像，并且让雕像扭曲，以致一般人看不到其原貌，表达一种因视觉信息落差、人们舍弃判断迷上扭曲的信息效果。

马达与单芯片控制，带动扭曲的雕塑旋转，雕塑如原地扭曲般不停旋转。并且也把雕塑放置在摄影机前方，雕塑经过摄影机撷取到计算机演算，并且再把“栅缝扫描”的运算结果重新传送回影像输出装置，如图5所示。按照“栅缝扫描”的原理，用摄影机撷取旋转扭动的雕塑，这时会发现扭曲中的雕塑在“栅缝扫描”所产生的信息落差下反转成正体，就如同该雕塑本来应该要有的正体般，如图6所示。

最后作品呈现时，会有两种相反的“栅缝扫描”应用效果，如参与者实时进入“栅缝扫描”的演算后，在屏幕中会有扭曲自我身体的效果，相反的，原本扭曲的雕塑，却因为实时进入“栅缝扫描”的演算，在屏幕中反而变成正常的雕塑。此范例说明了两种相反的“栅缝扫描”运用方式。当原本扭曲的雕塑因“栅缝扫描”的信息落差，进入虚拟世界后反而变成正体，如同当下人们企图抛下慢速的肉体，试图让意识在虚拟世界中再现一个身体，此时到底什么是真什么是假？对于已习惯信息速度的人们而言，虚真实假可能是欲找寻的净土。

（二）互动艺术作品《曲扭效应》展出与延伸讨论

该作品的应用方式，说明“栅缝扫描”还有很多运用的可能性，且因配合雕塑或机械动力后，使其有更多变化的可能。而除了“栅缝扫描”能让物体变形外，更能让变形的物体还原，此编码与译码的特性，除了“栅缝扫描”能灵活运用在空间互动上，更符合了多数艺术人文领域的美学思想。

美学探讨上，扭曲的雕塑，就如同具像化无器官身体与拟像，是为了让参与作品的观者有一种真假与虚实上的反思。当参与者和扭曲的雕塑一同站在“栅缝扫描”的摄影装置前，这时参与者和扭曲雕塑在现实是一真一假的对比关系，而经过数码复制后，参与者和扭曲雕塑反转成一假一真。虽然一样也是对比的关系，但是参与者从正转变成扭曲，扭曲雕塑却是从扭曲转变成正，这时已经打破任何的真假与虚实，这正是在信息冲击的现代最大的危机与转机，如人与雕塑在现实中的关系与在拟像后的关系（图7）。

在虚真实假的当下，人们很容易被虚拟世界所吸引，如同网络游戏的玩家，已分不清楚现实与虚拟，并且更把虚拟的价值观套用在现实生活中，造成了很多如杀人、强盗、强暴等等的事件。但是也因为虚拟信息的发达造就了处理事情的快速，如同后现代哲学家德勒兹的无器官身体，我们的手机、笔记本电脑等等电子处理器早就已经是我们的复制身体，早就是我们身体的一部分。因此在我们如此容易与虚拟世界连结的当下，应该要好好思考虚拟与现实之间的关系，重视虚拟如同重视现实，因为虚拟已经不再是假像，已经不再是游戏。

“栅缝扫描”影像本身具有很大的魅力，除了重复建构所产生的诸如扭曲或线条的视觉效果外，对于时间与扫瞄线的概念，也改变了现在多数视觉影像特效的思考方式，更影响了当下的影像显示设备的基础逻辑。“栅缝扫描”影像通过互动化的过程，让“栅缝扫描”跳脱平面的视觉感观，进入到人的身体与所处空间之中。在作品《曲扭效应》中，运用了WEBCAM实时撷取影像进入计算机运算，因为实时撷取的关系让“栅缝扫描”有了基本的互动条件，且除了基本互动条件外，也因为“栅缝扫描”重新扭回“扭曲雕塑”的关系，让“栅缝扫描”影像有了时间性、空间性、运动性的思考方向。第二件作品《漩涡》，运用马达与机械结构带动摄影机，除了攝影机实时撷取影像的互动性之外，更因马达的带动让撷取影像产生空间性与时间性，使空间中的360度合成为一，最后的影像虽然是2D影像，但却又包含立体的信息。

四、结语

在未来发展的可能性里，“栅缝扫描”从平面到人体，又从人体到场域，未来希望利用“栅缝扫描”在网络信息中传递。这也是因“栅缝扫描”信息落差美学思维所产生的另一种可能性。在信息落差的概念上，信息媒体在网络中传递，在传递的过程中因为多次的传递与时间的影响，让信息媒体开始“失真”。而“栅缝扫描”的运算方式与这种传递的思想呼应，在运算中“栅缝扫描”让影像资料不停地在阵列与内存位置中流动，流动的过程中，因为影像撷取的时间性，让影像资料如同信息媒体的传递产生落差，但这种落差的思维只为区域性，不能让“栅缝扫描”产生真正的信息落差。但当“栅缝扫描”在网络信息中传递时，“栅缝扫描”资料所流动的载体就直接是网络信息，因此能试图依据“栅缝扫描”的资料内容与网络传递下的信息落差结合，产生更多空间的化学变化，让“栅缝扫描”有更多的可能性。通过网络的方式，把“栅缝扫描”的空间概念延伸到虚拟网络中，网络的传递与连结，与“栅缝扫描”在内存位置中传递与连结互相呼应，也因此产生另一种虚拟场域的延伸。

参考文献：

[1]吉尔·德勒兹，费利克斯·瓜塔里.游牧思想：吉尔·德勒兹、费利克斯·瓜塔里读本[M].陈永国，编译.长春：吉林人民出版社，2003.