CAVE投影系统在艺术展览中的应用

摘要：在经济与科技飞速发展的今天，虚拟现实技术逐渐进入人们的视野，并且所使用的范围也逐渐广泛。在展览中传统的静物陈列、图文阐述的展示方式已经无法满足展示的复杂需求，新兴的多媒体投影技术被广泛地应用到展示设计，推动着展示设计向着虚拟化、场景化、情节化的方向发展。本文对CAVE投影系统进行研究探讨，分析其整体系统组成和特点优势，并且探讨CAVE投影系统对现代博物馆展示设计的影响。

关键词：CAVE投影系统;沉浸式体验;应用

一、CAVE投影研究

（一）CAVE投影的概念与原理

CAVE投影系统也叫洞穴投影系统，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，可以融合视觉、触觉、声音等，并且可以跟踪头部的6个自由度的运动。洞穴沉浸式虚拟展示系统原理复杂，它是以计算机图形学为基础，把高分辨率的立体投影显示技术、多通道视景同步技术、视角动态跟踪及捕捉技术、音响技术等结合，这样就产生了一个由多人三维投影图片包围的身临其境的虚拟环境。

当现实世界搭建供体验者体验的真实环境需要耗费大量的人力、物力、财力时，人们通常会考虑使用虚拟仿真技术来达到体验的目的。虚拟仿真带来的体验感越真实，越能够有效帮助体验者积累正确的经验和塑造符合现实的心理状况。虽传统的单投影面虚拟仿真已经利用3D技术提升的真实感，但其效果还远远跟不上CAVE洞穴虚拟仿真。

CAVE系统是一种基于多通道视图同步技术和立体显示技术的房间式投影视觉协同环境，分成四个投影平面（三个墙面和一个地板）、五个投影平面和全封闭式的六个投影平面三类虚拟现实全沉浸效果。因为投影面积可以覆盖用户的所有视野，没有任何视觉盲点，用户完全被三维投影图像包围，具有震撼感和身临其境的感觉。

（二）CAVE投影的特点

（1）画面完整。沉浸式投影采用多个投影仪投射图像，投影融合软件使投影图像更加完整、尺寸更大，并带来更强的视觉冲击。

（2）高分辨率。多台投影机各自负责投射不同部分的画面内容，分辨率与画面的大小没有关系，所以画质还是很清晰。

（3）沉浸式互动体验。三百六十度体验优质画面和音效给观众带来的身临其境。

（4）多通道技术沉浸感。拟现实渲染技术，实现图像的无缝拼接和集成，展现沉浸式的三维沉浸感。

（三）CAVE投影的应用

CAVE投影因其视觉效果而令人叹为观止，广泛应用与对空间感和视觉效果要求较高的领域应用于科技馆、博物馆、多媒体展厅、建筑展示、室内装饰、设备结构研究、模拟培训、科研、餐饮、KTV等对城市规划的展示;交互设计虚拟仿真实验室解决方案：虚拟训练、设备状态可视化等;军工国防武器装备人机环境虚拟仿真实验室解决方案：武器装备人机环境系统工程研究以及军事心理学应用，军事训练、军事教育、作战指挥、武器研制与开发等;用户体验与可用性研究虚拟仿真实验室方案：游戏体验、体验类运动项目、影视类娱乐、多人参与的娱乐项目;虚拟购物消费行为研究实验室方案;安全人机与不安全行为虚拟仿真实验室方案;驾驶行为虚拟仿真实验室方案;人因工程与作业研究虚拟仿真实验室方案;可以说，CAVE是一种全新的、先进的、完全沉浸式的体验，可以应用于任何有沉浸式需求的专业领域。

二、科技与艺术的完美融合

（一）光之博物馆

巴黎，作为世界时尚之都，城市的每个角落似乎都可以看到博物馆、剧院、花园、喷泉和雕塑，而艺术之都的美誉在巴黎首座数位艺术博物馆“光之博物馆”中得到印证。博物馆的前身是一座19世纪建造的铸铁车间，2018年艺术家们来到了巴黎十一区，将这个制造厂翻新，并且保留了它原来的烟囱、冷却水池、干燥塔等结构。改建成了空旷的互动沉浸式展览馆。展馆约有三千平方米的表面积，幻化成了三百六十度无死角的宏大图像。

2018年4月13日开馆的“光之博物馆”包含一系列展览，一共使用一百二十台投影设备和一套音响设备。博物馆每年都会有新的主题，而作为首秀，他们选择了古斯塔夫·克里姆特代表作《吻》和其徒弟埃贡·席勒的作品。展览分为两个展区，其中一个区域会有两个数码投影在无限的循环，第一个投影时间长达30分钟，投射的都是古斯塔夫·克里姆特和埃贡·席勒的作品。借助于艺术和音乐沉浸式体验技巧，从地面到天花板，投影面积达到3300平方米，墙壁高达10米！

另一个区域以新生代艺术家为主，展现一场全新的现代化展览，在同一个空间中，这种新与旧，古老与创新的艺术形式彼此交融汇聚，给观众带来全新的观感体验。Ouchhh团队建构了一个AI系统，物理学、时空、光线、理论，AI系统从这些体系中学习并转译成各种酷炫的图像。诗意的AI图案设计被无限投射在艺术场馆的墙壁、天花板和地板上，星星点点、毫无章法地在表面大规模爆炸、旋转、疾驰。这些数不清的图案原是两千万行的文本经由AI翻译处理而成。136台投影仪共同作业，带领观众走入一段梦幻闪耀的旅程。

而这样的光之博物馆艺术盛宴是古典绘画和现代CAVE投影科技的结合，可以称得上是真正的沉浸式体验。

（二）中国人民革命军事博物馆

中国唯一的综合性军事历史博物馆——中国人民革命军事博物馆，采用明基工程投影机为中国人民革命军事博物馆创造现代化展示方式，将视频等多媒体形式与静态展品或场景结合，生动呈现丰富资料、创造逼真主题景观，呈现出波澜壮阔的历史画卷;让观众真切感受历史，眼见为实，沉浸于历史之中，获得更深刻的体会。

在“技术创新与博物馆发展高峰论坛”，同样提及文博领域数字化的重要性，故宫博物院、秦始皇帝陵博物院、敦煌研究院等博物馆都应该重塑自己以适应新时代并跟上数字世界节奏。富有社会教育责任的博物馆，为了顺应数字时代潮流，数字化历程是必经之路。博物馆透过多媒体综合传播先天优势，让文物不再只是靜态展示，更加活灵活现地“活起来”，调动观众多种感官接收信息，更有趣有效率地传播知识素材。

三、CAVE投影在展示设计中的影响

用“光之博物馆”的总监bruno monmer的话来讲，建造这样一个艺术中心的目的就是实现区域合并：“那就是数字科技在21世纪的展览中变得如此重要的原因，它可以用来实现创意，在传播方面已经变得越来越重要，它还能够在不同的区域之间建立联系，为艺术作品增添活力，增强人们对艺术的情绪感知，尽可能地接触最多的客户。”

对信息传递的影响。CAVE投影技术在博物馆中的应用，使信息传递的方式更加多样化。它不同于传统的静态平面展示，信息以动态的、辅助适当的文字、音乐、图片等方式传播，让展览信息内容更有层次感。方便观众在短暂的观展时间内快速接收信息，更全面的解读。展览更有效，因为同一场景上的投影可以快速改变展览的不同内容。

对展览馆空间的影响。因为投影设备在投影过程中需要一个承载物，所以，在对展览馆规划设计时需要考虑投影需要在一个昏暗或者相对封闭的环境，避开例如靠经门、窗户等光线较多的位置。

对展览成本的影响。虽然展览给人带来的视觉冲击体验很好，但是投影所需要的设备成本、人工成本、制作成本都很高。但是由于它可以在同一场景更换不同的展示内容的特性，比传统固定不可更换的展示方式成本相对低。投影技术以其创新性强、对观众吸引力大等优点，在展示设计中的应用将越来越广泛。

对技术团队的过度依赖。面对新的技术，许多设计还只能做到固定展示模式的套用，CAVE投影系统在展示设计中主要依靠设备租赁以及专业的技术制作公司或团队，这也会导致对技术的过度依赖，设计创意被捆绑。要将技术更好地运用到展览中，应该以展览内容为主体的基础上进行展示技术的创新，注重内容和形式的统一，重新激发展示内容新的生命活力，不可一味地技术堆砌展示，本末倒置。

CAVE投影对艺术展览设计的应用方面是突破性的发展。在艺术展览的应用上，仍有广阔的市场和发展前景，并将向现代技术与展览艺术更加完美地结合发展。

作者简介：闫凯丽，女，汉族，硕士在读，研究方向：视觉传达、媒介传播、图案研究。