生成艺术在沉浸式交互装置中的应用研究

摘要：本文旨在探究生成艺术在沉浸式交互装置中应用的可能性，挖掘其中蕴含的艺术魅力。基于新媒体艺术创作的五个阶段，探讨生成艺术在沉浸式交互装置中的应用特性，分析研究相关设计案例，发现在沉浸式交互装置中生成艺术能够协助设计师实现交互空间的高度沉浸，做到虚拟与现实的无缝转化，促进沉浸式交互形式的感性化以及非线性的升级。本研究为生成艺术在沉浸式交互装置设计中应用可能性提出新的设计思路，展望未来通过引入生成艺术进一步拓展这一综合艺术的发展方向，更好地赋能数字文化生态链。

关键词：生成艺术交互设计装置艺术沉浸式

沉浸式交互装置是指以体感互动、数字影像、数字游戏等作为交互形式，体验者在特定环境中充分调动自身感官感受，全身心投入的一种体验装置或空间①。运用球幕穹顶、 BOX 环境、环绕式互动投影等展示形式，沉浸式交互装置致力于打造全景式的展示空间。另一方面，由代码驱动的生成艺术具有批量生产原创艺术作品的特性，能够为沉浸式交互装置提供源源不断的视觉内容和可交互对象。然而，目前对于生成艺术在沉浸交互装置中的应用仍处在探索阶段，有关生成艺术与媒体技术结合的沉浸式交互装置方面的研究较为不足。本文旨在通过分析生成艺术的特征及其在沉浸式交互装置应用的特性，为沉浸式交互装置与生成艺术的结合形式与未来发展做出进一步展望。

一、生成艺术概述

（一）概念辨析

生成艺术（Generative Art）的概念最早起源于20世纪五六十年代的计算机图形学，当时工程师逐渐开始在计算机与艺术领域之间探索，早期的生成艺术作品主要以随机生成简洁的几何图形为主。但其概念一直比较模糊，直到2003年 Philip · Galanter 在 What is Generative Art 中清晰地描述了生成艺术的概念。他将生成艺术界定为：“通过应用计算机程序，或设计一系列自然语言规则、一台智能机器，或其它发明物，使其产生出一个具有一定自控性的生成过程，计算机能直接或间接地生成一个完整的艺术品。”这个定义强调了生成艺术对计算机的高度依赖性，以及生成过程中被赋予的自主性。

生成艺术还被称为“算法艺术”“计算机艺术”，属于算法创作的范畴，然而并非所有由算法生成的作品能够称为生成艺术。分形艺术是基于自相似原则和迭代生成原则而创作，具有自相似性、对称性以及无限性等特点②。分形艺术有多种类型：自然分形、计算机生成的分形、艺术分形三种。其中由于计算机分形艺术的设计过程需要经过计算机多重数学公式计算与几何图形变化而生成，才能算作是传统意义上的生成艺术。虽然生成艺术也是源于数学公式，但是生成艺术所追崇的是设计中的随机性与无序性，分形艺术的自相似性则是呈现出有序对称的美。

21世纪后生成艺术迎来转型与升级，由于生成艺术的技术本质，使其与多领域的科学技术紧密相连并协同发展。人工智能加入生成系统之前，生成艺术更多的是以编程或采集信号的形式呈现。在此之后，设计师热衷于通过神经网络对生成系统进行开发与升级。在区块链技术的加持下，生成艺术逐渐转变为加密艺术的形式③。

在数字技术蓬勃发展的时代，生成艺术作为艺术与数字技术高度结合的设计形式，逐渐运用在了绘画、影像、音乐、舞美各个设计领域。通过人工智能系统，生成艺术现能够做到修复文物、创作诗歌、智能绘图等日常创作。其功能已经超越了现在设计师的能力极限，关于生成系统与生成艺术未来是否真的能代替设计师进行艺术创作引发了人们的深思。

（二）生成艺术特征

1.艺术作品源于人机共创

由于生成算法享有一定的自主权，因此计算机和设计师都是生成艺术的创作者，二者是人机共创的模式。设计师 Kevin Mcclone 认为在生成艺术中设计师需要对创作过程具有宏观控制能力，而微观控制交给计算机完成，基于系统化设计的随机生成才能达到生成艺术的理想形态④。初期的设计中，设计师是艺术代码编写者与代码体系构建者，到后期则需要对代码生成作品进行选择与修改。为了优化生成结果，设计师需要对随机范围进行不断地调试，机器会根据每次调试的结果输出不断更新的图片。一方面生成艺术能够结合数字技术、计算美学等随机生成创意图像，不断解放设计师的设计灵感；另一方面计算机所具有的高效算力能够不断生成艺术作品，减轻设计师的设计压力，从而缩短设计时长，提高设计效率。由此，二者形成了一种合作关系，而设计师需要做的是在生成艺术的协助下完成更多概念化的设计。

2.结果的随机性与一致性

生成艺术兼具表象的随机性与内象的一致性特征。通过在代码中加入随机函数以及对随机程度的把控，系统生成的图形在呈现出随机性的同时又能保持视觉风格的一致性，从而在颜色、形状、线条等元素都达到同一视觉水平。随机性使得设计师在代码编写完成后即使对于生成图像有了大致猜想，但是生成结果仍然存在不可控性，这满足了视觉体验过程中的惊喜与期待⑤。而且随机生成的图像基于设计师对随机程度的精密设计，所以并非绝对的随机生成。例如 Katha- rina Brunner 的系列作品（如图1）呈现出九种外形、背景等各不相同的图形，其弧线的变化、旋转的角度、背景颜色的灰度等都能发现相似之处，视觉上整体画面呈现出和谐一致的平衡感。在无限生成中产生无法预测的美是生成艺术受设计师与大众欢迎的一大原因。

3.创作的批量性与原创性

传统艺术作品的价值在于其原创性，任何复制品的价值都会大大降低，而生成艺术使批量生产独特的艺术品成为可能。通过计算机的高效输出，生成艺术通过一套算法在短时间内就可以生成海量的作品，由此实现了艺术作品生产的批量化。但由于过程存在随机性，每一件作品又都是独特且唯一的，因此实现了批量性与原创性的统一。然而，与传统艺术相比，生成艺术的艺术价值是否会因此而降低还存在争论。

随着 NFT 技术在互联网的普及，世界上第一个 NFT 生成艺术项目CryptoPunks一经发出就引发一场数字市场热潮。设计师通过编写代码脚本并规定生成作品的参数，使作品具有不可篡改以及唯一特性，同时用户可以通过平台购买生成艺术商品⑥。由此为生成艺术作品赋予一定价值，让生成艺术家的作品拥有更大发挥价值的空间。

二、生成艺术在沉浸式交互装置的应用特性

新媒体艺术学者 Roy Ascott 将数字媒体艺术的创作分为连结、融入、互动、转化与出现五个阶段⑦。与传统的数字艺术相比，结合了生成艺术的沉浸式交互装置在这五个阶段的基础上加入了批量性和随机性，使得交互体验达到高互动性的同时满足了交互过程的视觉体验与惊喜需求，这促使更多趣味性的交互方式成为现实。由此可见，未来结合生成艺术将是沉浸式交互装置发展的重要趋势，以下通过数字媒体创作的五个阶段研究与分析生成艺术在沉浸式交互装置中的应用特性。

（一）连结与融入：空间转变的高效化

沉浸式交互强调人与环境的融合，需要让体验者快速进入交互空间并保持沉浸感。通常而言，沉浸式交互装置需要一个与外界完全隔绝的空间，但这仅仅起到了物理上的隔绝，还需要影像与音乐的加持才可以做到完全沉浸。交互装置能够通过传感器收集自然数据，并通过生成系统进行实时重组与生成，从而更高效地拉近虚拟交互空间与现实世界的距离。生成艺术以数据可视化的手段去解构、重塑现实世界，装置产生的视觉图像是超现实的，但对于体验者来说却消除了以往装置与人之间的疏离感。

例如《巴特罗之家：活化建筑》是由 Refik Anadol设计的一场建筑数字投影秀，投射在建筑表面的图像是根据西班牙城市气候数据和巴特罗之家的星历表进行实时采集与生成。与室内的沉浸式交互装置相比，数字技术的提升打破了装置物理空间的限制，能够通过生成系统连接自然空间，打造户外的沉浸式交互。以现场视听呈现的形式将装置艺术由室内转向室外。如果说先前是由虚拟空间回望现实世界，那后者就是由现实世界转入虚拟空间，都是以数字技术手段重现数据空间下的现实世界，连结虚拟与现实让体验者融入沉浸式空间。

（二）互动与转化：交互形式的感性化

在互动与转化阶段，沉浸式交互装置通过视听元素有效引导体验者进行操作，在多感官体验的同时生成系统通过传感器捕捉并分析体验者所发出的身体信号，例如面部表情、肢体动作以及语言等，以此作为生成图像的变量因素，再通过装置回馈给体验者。

传统的沉浸式交互装置的反馈缺少了人类的特有的感性色彩，生成的图像更具有未来感与科技感，一般呈现出理性的技术美。当生成系统加入身体信号这一随机变量，生成作品被赋予了一定的生命活力与感性色彩，产生的反馈更能贴合体验者当下的心智模型，进而所产生的反馈达到了感性与理性的平衡。沉浸式交互装置在生成艺术的加持下展现的是对于交互形式的再思考，试图通过智能机器去探索人潜在的感性层面。更多的设计师致力于在设计中通过生成系统提升交互装置与体验者之间的互动，生成系统会根据体验者的不同，生成具有唯一性的艺术作品，以数字化的手段记录其交互体验的过程。体验者的身份不再仅仅是交互过程的主体，同时也是提供交互数据的客体。通过体验者行为的转化，让体验者与装置之间形成无形沟通的桥梁，实现跨时空的交流。

唤醒万物—百度生成系统沉浸式互动艺术体验展很好地展示了这一点，设计师应用数字投影技术与体感交互技术作为体验媒介，以交互式科技与人工智能技术设计体验空间。设计师赋予生成系统自主设计的能力，从而创造了“设计师”度非。体验者在展览中所有行为都能被度非所捕捉，根据他们交互数据创造出一幅只属于度非与体验者的作品（图2）。

（三）出现与深思：交互体验的多维化

在出现阶段，生成艺术改变了传统交互装置体验线性、单向的形式，生成艺术所拥有的随机性使得装置能够产生非线性的、多维的结果，这引发了设计师对于沉浸式交互装置设计可能性的深思。

非线性体验具有以下三方面的内容，第一方面指的是交互空间中体验者行动路线的非线性⑧。传统的沉浸式交互装置中，体验者需要一步步引导才能达到沉浸状态，所以体验流线都经过设计师的精密设计。而在生成艺术加持的交互装置中，设计师突破了既定的体验线路，全景式的交互空间中体验者不受限制的交互成为生成系统中的一个随机变量，从而对交互装置的生成结果产生蝴蝶效应，极大提高用户在装置中的自主参与度。装置所展现的更多的是以人为中心而进行设计，整体环境空间跟随体验者行为进行随机变化，通过自我引导就能够进入沉浸状态。第二方面的非线性是指装置反馈的非线性，体验者的交互行为都会影响生成的结果，体验者能够以自己的认知改变交互装置的部分设计，从而生成独有的交互产物。因此设计师也无法预测装置最终呈现的形态，在观看装置随机生成过程的同时更能引发体验者的深思与好奇。第三方面的非线性是指交互时间的非线性，装置跟随体验者的交互一直处于不断变化中，沉浸时间的长短完全取决于体验者自己，所以整个沉浸过程脱离了时间的限制。结合三方面的非线性体验，生成艺术能够使一件沉浸式交互装置产生多维度的体验结果。

例如《TeamLab Planets》是日本新媒体艺术团体teamLab所设计的沉浸式交互空间，场馆由四个主体功能不同的巨型艺术空间和两个数字庭园组成（图3）。其中主题为锦鲤与人共舞所描绘的空间展现的是无数只锦鲤在光晕上游动的画面，所有地面影像都是实时生成，在画面发生变化后也无法呈现之前完全相同的景象，高度模仿了真实世界的水面。体验者在装置上的行动轨迹会惊动画面中的锦鲤，进而改变了锦鲤的运动形态，转化成随机生成彩绘光影，这样仿真的体感交互使体验者真正置身于体验空间中。在观众与装置的交互中，与整体空间将人与作品和他人之间的互动相互串联，共同与交互空间相连接。

三、结语

通过全文可知，生成艺术具有随机性、一致性、批量性等特点，实践中生成艺术能够加快设计效率，辅助设计师去完成设计工作。就沉浸式交互装置而言，通过算力、5G、人工智能技术的加持，生成艺术在沉浸式交互装置中的应用符合时代的发展需求。交互体验在人机共创的模式下不断提升，艺术与技术在时代的推进下相互渗透，更多新型概念以及数字技术正在进入我们的视野，促使沉浸式交互装置产出更多新型交互形式，进而与生成艺术一起去探寻更多元、更沉浸的交互体验。

注释：

①焦成路.生成艺术理论研究［D］.武汉理工大学，2013.

②吴凡，王教庆.分形艺术图案的美学特征探析［J］.工业设计，2021（6）：30-31.

③郭硕博.元宇宙与 NFT背景下交互式加密艺术的特征探析［J］.当代美术家，2022（6）：62-69.

④郭开鹤.计算机生成艺术在图形世界中的意义［J］.美术观察，2012（12）：124-129.

⑤吴佳航.媒介融合语境下影像装置中的生成艺术［D］.鲁迅美术学院，2021.

⑥李洪晨，马捷.沉浸理论视角下元宇宙图书馆“人、场、物”重构研究［J］.情报科学，2022，40（1）：10-15.

⑦李政道，冯远.第三届艺术与科学国际学术研讨会论文集［M］.中国建筑工业出版社，2012：173-179.

⑧尹毅，赵堃雅.数字媒体语境下的沉浸式装置艺术特征研究［J］.美术大观，2021（5）：124-126.