“柵縫掃描”影像新技術(shù)在三維空間互動(dòng)裝置 藝術(shù)的應(yīng)用

李立鋒

【摘要】 “柵縫掃描”影像技術(shù)通過運(yùn)用多次重復(fù)曝光的方式生成影像，從而讓影像產(chǎn)生抽象迷幻的視覺效果?！皷趴p掃描”影像技術(shù)在三維空間領(lǐng)域的研究，除了能讓參與者和影像進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)之外，更讓該技術(shù)的效果與美學(xué)思想延伸至人與空間相結(jié)合的虛擬場域之中，不僅豐富了視覺藝術(shù)的創(chuàng)作手法，書寫了獨(dú)特的視覺美學(xué)，同時(shí)該技術(shù)涉及綜合整合科技、藝術(shù)與人的互動(dòng)關(guān)系，對藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)作的思維層面具有較大的啟發(fā)意義和挖掘價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 柵縫掃描;柵縫掃描圖像;擬像;互動(dòng)藝術(shù)

[中圖分類號(hào)]J41? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

“柵縫掃描”攝影技術(shù)（Slit scan photography）出現(xiàn)于19世紀(jì)，當(dāng)時(shí)主要用于拍攝全景圖像以判斷賽馬場中的最終獲勝者。對影視工作者而言，柵縫掃描技術(shù)是他們“化腐朽為神奇”的一種表現(xiàn)方式，它能在畫面中呈現(xiàn)第四維度（時(shí)間）的存在與變化。普通攝影技術(shù)通常呈現(xiàn)的是某個(gè)靜止的時(shí)間點(diǎn)內(nèi)的事物，而柵縫掃描攝影技術(shù)則能捕捉一幀幀狹長的畫面，再將無數(shù)的長條狀幀從左到右或從上到下排列成一張反映時(shí)間的變化的畫面。該技術(shù)的發(fā)明者為John Whitney，視覺效果總監(jiān)道格拉斯·特朗布爾（Douglas Trumbull）后來對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了改良，相關(guān)技術(shù)用于庫布里克的電影《2001：太空漫游》的制作。

“柵縫掃描”影像技法是源自于傳統(tǒng)攝影照相術(shù)“掃描攝影”的一種技術(shù)，在19世紀(jì)光學(xué)照相機(jī)的誕生時(shí)，就已經(jīng)有不少攝影師對該技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用。其主要原理是利用底片感光顯影的特性，用一片實(shí)心木板遮在底片前面擋住光線，再讓實(shí)心木板上開一個(gè)縫隙透光，縫隙使光源通過并打在部分底片的一處使之感光顯像，最后再移動(dòng)實(shí)心木板讓縫隙滑動(dòng)，使光線打在不同的底片位置上感光（圖示1）。如此，能讓一張完整的底片分成多個(gè)不同部分在不同時(shí)間曝光顯影，這樣就產(chǎn)生了“柵縫掃描”這種類似拼貼手法的影像技術(shù)。與傳統(tǒng)拼貼技法不同，“柵縫掃描”影像多次在不同位置感光儲(chǔ)存進(jìn)底片中，而拼貼技法則是把多張底片洗成照片后再進(jìn)行剪貼。雖然最后產(chǎn)生的視覺畫面可能類似，但是“柵縫掃描”影像的細(xì)膩度勝于拼貼的手法，產(chǎn)生的本質(zhì)與美學(xué)思維也有很大的差別。

該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過數(shù)碼化的變革后，已經(jīng)與傳統(tǒng)“柵縫掃描”技術(shù)有差異，數(shù)碼化后不需使用縫隙感光，并且擺脫傳統(tǒng)物理縫隙不精準(zhǔn)的特性，直接使用計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)運(yùn)算后顯示。“柵縫掃描”技術(shù)數(shù)碼化后所得到的視覺效果和傳統(tǒng)“柵縫掃描”技術(shù)類似，但也有相當(dāng)?shù)膮^(qū)別，相比而言，數(shù)碼化后的“柵縫掃描”運(yùn)算更為精準(zhǔn)，極大地提升了畫面的細(xì)膩度與畫面掌控力、表現(xiàn)力。同時(shí)，數(shù)碼化后的“柵縫掃描”技術(shù)可以產(chǎn)生更多變化的運(yùn)算結(jié)果，相應(yīng)地能產(chǎn)生諸如水流、迷幻、抽象線條、魔幻視覺等等。這些效果運(yùn)用在MV、電影、動(dòng)畫、電玩游戲等多媒體影像上，能產(chǎn)生橫跨百年的時(shí)空穿越感。“柵縫掃描”傳統(tǒng)技法對現(xiàn)代影像特效具有極大的影響，可謂是計(jì)算機(jī)影像特效研究的起點(diǎn)，“柵縫掃描”數(shù)碼相關(guān)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了特效算法的快速發(fā)展，客觀上促使了影像特效技術(shù)不斷推陳出新。

一、“柵縫掃描”技術(shù)成像原理

數(shù)碼“柵縫掃描”成像技術(shù)原理如圖1所示，它將不同時(shí)間的影格和不同時(shí)間的物體運(yùn)動(dòng)性當(dāng)作“柵縫掃描”的運(yùn)算邏輯，讓不同秒數(shù)的影格與不同位置的物體按照同樣的影格同時(shí)顯示，就能創(chuàng)造出如圖2的效果。在此過程中，不同影格中的物體同時(shí)顯示在同一個(gè)畫面上，而當(dāng)影像同時(shí)顯示后再擷取不同的像素位置，如此就產(chǎn)生出如圖2所產(chǎn)生的“柵縫掃描”運(yùn)算結(jié)果。

二、動(dòng)態(tài)影像的擷取

（一）動(dòng)態(tài)影像擷取的原理

在上述分析的基礎(chǔ)上，我們將實(shí)際運(yùn)用“柵縫掃描”影像演算的方式，使一般的影片內(nèi)容產(chǎn)生形變的效果。“柵縫掃描”影像演算已發(fā)展多年，從最早Eddie Elliott發(fā)表的算法，到近期多位計(jì)算機(jī)工程師紛紛釋放出此算法的概念邏輯與開放源始碼等等。在此研究中，我們使用的演算邏輯參考Eddie Elliott發(fā)表的算法“動(dòng)態(tài)Slit-Scan影像分割法”，并且依據(jù)一秒30張的方式，擷取兩秒60張的影像，以合成一張畫面為目的，每張影像依據(jù)時(shí)間排序，擷取不同的位置，最后就能得到一張擁有動(dòng)能形變的影像，如圖3所示。

（二）動(dòng)態(tài)影像的擷取方法

在此演算上面，我們把影片解析度設(shè)定成“320×240”，而我們讓60張的影像，每張擷取的尺寸是“320×4”，依據(jù)時(shí)間擷取的“320×4”合成“320×240”，最后產(chǎn)生的效果就能讓影片中有動(dòng)態(tài)位移的對象扭曲形變，如圖4所示。

（三）視屏實(shí)時(shí)互動(dòng)的創(chuàng)作原理

影像在“柵縫掃描”中是很重要的一環(huán)，影像的內(nèi)容與“柵縫掃描”演算方式的不同，能產(chǎn)生出不同的視覺效果。為了使影像能達(dá)到互動(dòng)的效果，所以影像本身的內(nèi)容要能實(shí)時(shí)擷取參與者，因此我們利用監(jiān)視器直接擷取影像的方式取得影像。無線攝影機(jī)、IPCAMERA、WEBCAMERA等一般的監(jiān)視器，只要有Windows數(shù)碼相機(jī)的通訊協(xié)議，都能使用DirectX的直演來抓取視頻裝置的圖片。實(shí)時(shí)的影像無法做成“柵縫掃描”的效果，所以刻意讓影像紀(jì)錄起來，并把影像直接存進(jìn)內(nèi)存位置，當(dāng)成影像的緩沖區(qū)。

三、互動(dòng)藝術(shù)作品《曲扭效應(yīng)》創(chuàng)作原理

“柵縫掃描”技術(shù)運(yùn)用在實(shí)時(shí)影像時(shí)，需要使用webcam視頻或能使用Windows數(shù)碼相機(jī)通訊協(xié)議的攝影機(jī)來實(shí)時(shí)擷取影像，以用來演算。攝影機(jī)的功能與畫質(zhì)也影響著影像的運(yùn)算與結(jié)果。因此，在制作此范例作品時(shí)，筆者測試了多部不同廠牌之視頻或攝影裝置，并且歸納出兩種不同的攝影芯片CMOS與CCD，測試結(jié)果顯示CCD的攝影芯片影格數(shù)較靈敏，適合“柵縫掃描”技術(shù)的運(yùn)算，其兩種芯片的差異如圖表1所示。

（一）互動(dòng)藝術(shù)作品《曲扭效應(yīng)》創(chuàng)作方法

在此互動(dòng)裝置中，為了讓“柵縫掃描”演算運(yùn)用在參與者和對比雕塑上，在影像輸出設(shè)備的前方直接架設(shè)了一臺(tái)實(shí)時(shí)擷取影像的攝影機(jī)，讓參與者在觀看電視或投影機(jī)屏幕時(shí)能實(shí)時(shí)入鏡，并且被攝影機(jī)捕捉影像。參與者被攝影機(jī)捕捉后，經(jīng)過“柵縫掃描”實(shí)時(shí)演算，讓參與者能觀看演算的結(jié)果，如圖示2所示。

接著，為了使“柵縫掃描”演算的效果能用另外一種方式相反的運(yùn)用，因此刻意在現(xiàn)實(shí)之中，雕塑了一尊實(shí)體的人型雕像，并且讓雕像扭曲，以致一般人看不到其原貌，表達(dá)一種因視覺信息落差、人們舍棄判斷迷上扭曲的信息效果。

馬達(dá)與單芯片控制，帶動(dòng)扭曲的雕塑旋轉(zhuǎn)，雕塑如原地扭曲般不停旋轉(zhuǎn)。并且也把雕塑放置在攝影機(jī)前方，雕塑經(jīng)過攝影機(jī)擷取到計(jì)算機(jī)演算，并且再把“柵縫掃描”的運(yùn)算結(jié)果重新傳送回影像輸出裝置，如圖5所示。按照“柵縫掃描”的原理，用攝影機(jī)擷取旋轉(zhuǎn)扭動(dòng)的雕塑，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)扭曲中的雕塑在“柵縫掃描”所產(chǎn)生的信息落差下反轉(zhuǎn)成正體，就如同該雕塑本來應(yīng)該要有的正體般，如圖6所示。

最后作品呈現(xiàn)時(shí)，會(huì)有兩種相反的“柵縫掃描”應(yīng)用效果，如參與者實(shí)時(shí)進(jìn)入“柵縫掃描”的演算后，在屏幕中會(huì)有扭曲自我身體的效果，相反的，原本扭曲的雕塑，卻因?yàn)閷?shí)時(shí)進(jìn)入“柵縫掃描”的演算，在屏幕中反而變成正常的雕塑。此范例說明了兩種相反的“柵縫掃描”運(yùn)用方式。當(dāng)原本扭曲的雕塑因“柵縫掃描”的信息落差，進(jìn)入虛擬世界后反而變成正體，如同當(dāng)下人們企圖拋下慢速的肉體，試圖讓意識(shí)在虛擬世界中再現(xiàn)一個(gè)身體，此時(shí)到底什么是真什么是假？對于已習(xí)慣信息速度的人們而言，虛真實(shí)假可能是欲找尋的凈土。

（二）互動(dòng)藝術(shù)作品《曲扭效應(yīng)》展出與延伸討論

該作品的應(yīng)用方式，說明“柵縫掃描”還有很多運(yùn)用的可能性，且因配合雕塑或機(jī)械動(dòng)力后，使其有更多變化的可能。而除了“柵縫掃描”能讓物體變形外，更能讓變形的物體還原，此編碼與譯碼的特性，除了“柵縫掃描”能靈活運(yùn)用在空間互動(dòng)上，更符合了多數(shù)藝術(shù)人文領(lǐng)域的美學(xué)思想。

美學(xué)探討上，扭曲的雕塑，就如同具像化無器官身體與擬像，是為了讓參與作品的觀者有一種真假與虛實(shí)上的反思。當(dāng)參與者和扭曲的雕塑一同站在“柵縫掃描”的攝影裝置前，這時(shí)參與者和扭曲雕塑在現(xiàn)實(shí)是一真一假的對比關(guān)系，而經(jīng)過數(shù)碼復(fù)制后，參與者和扭曲雕塑反轉(zhuǎn)成一假一真。雖然一樣也是對比的關(guān)系，但是參與者從正轉(zhuǎn)變成扭曲，扭曲雕塑卻是從扭曲轉(zhuǎn)變成正，這時(shí)已經(jīng)打破任何的真假與虛實(shí)，這正是在信息沖擊的現(xiàn)代最大的危機(jī)與轉(zhuǎn)機(jī)，如人與雕塑在現(xiàn)實(shí)中的關(guān)系與在擬像后的關(guān)系（圖7）。

在虛真實(shí)假的當(dāng)下，人們很容易被虛擬世界所吸引，如同網(wǎng)絡(luò)游戲的玩家，已分不清楚現(xiàn)實(shí)與虛擬，并且更把虛擬的價(jià)值觀套用在現(xiàn)實(shí)生活中，造成了很多如殺人、強(qiáng)盜、強(qiáng)暴等等的事件。但是也因?yàn)樘摂M信息的發(fā)達(dá)造就了處理事情的快速，如同后現(xiàn)代哲學(xué)家德勒茲的無器官身體，我們的手機(jī)、筆記本電腦等等電子處理器早就已經(jīng)是我們的復(fù)制身體，早就是我們身體的一部分。因此在我們?nèi)绱巳菀着c虛擬世界連結(jié)的當(dāng)下，應(yīng)該要好好思考虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的關(guān)系，重視虛擬如同重視現(xiàn)實(shí)，因?yàn)樘摂M已經(jīng)不再是假像，已經(jīng)不再是游戲。

“柵縫掃描”影像本身具有很大的魅力，除了重復(fù)建構(gòu)所產(chǎn)生的諸如扭曲或線條的視覺效果外，對于時(shí)間與掃瞄線的概念，也改變了現(xiàn)在多數(shù)視覺影像特效的思考方式，更影響了當(dāng)下的影像顯示設(shè)備的基礎(chǔ)邏輯?！皷趴p掃描”影像通過互動(dòng)化的過程，讓“柵縫掃描”跳脫平面的視覺感觀，進(jìn)入到人的身體與所處空間之中。在作品《曲扭效應(yīng)》中，運(yùn)用了WEBCAM實(shí)時(shí)擷取影像進(jìn)入計(jì)算機(jī)運(yùn)算，因?yàn)閷?shí)時(shí)擷取的關(guān)系讓“柵縫掃描”有了基本的互動(dòng)條件，且除了基本互動(dòng)條件外，也因?yàn)椤皷趴p掃描”重新扭回“扭曲雕塑”的關(guān)系，讓“柵縫掃描”影像有了時(shí)間性、空間性、運(yùn)動(dòng)性的思考方向。第二件作品《漩渦》，運(yùn)用馬達(dá)與機(jī)械結(jié)構(gòu)帶動(dòng)攝影機(jī)，除了攝影機(jī)實(shí)時(shí)擷取影像的互動(dòng)性之外，更因馬達(dá)的帶動(dòng)讓擷取影像產(chǎn)生空間性與時(shí)間性，使空間中的360度合成為一，最后的影像雖然是2D影像，但卻又包含立體的信息。

四、結(jié)語

在未來發(fā)展的可能性里，“柵縫掃描”從平面到人體，又從人體到場域，未來希望利用“柵縫掃描”在網(wǎng)絡(luò)信息中傳遞。這也是因“柵縫掃描”信息落差美學(xué)思維所產(chǎn)生的另一種可能性。在信息落差的概念上，信息媒體在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，在傳遞的過程中因?yàn)槎啻蔚膫鬟f與時(shí)間的影響，讓信息媒體開始“失真”。而“柵縫掃描”的運(yùn)算方式與這種傳遞的思想呼應(yīng)，在運(yùn)算中“柵縫掃描”讓影像資料不停地在陣列與內(nèi)存位置中流動(dòng)，流動(dòng)的過程中，因?yàn)橛跋駭X取的時(shí)間性，讓影像資料如同信息媒體的傳遞產(chǎn)生落差，但這種落差的思維只為區(qū)域性，不能讓“柵縫掃描”產(chǎn)生真正的信息落差。但當(dāng)“柵縫掃描”在網(wǎng)絡(luò)信息中傳遞時(shí)，“柵縫掃描”資料所流動(dòng)的載體就直接是網(wǎng)絡(luò)信息，因此能試圖依據(jù)“柵縫掃描”的資料內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)傳遞下的信息落差結(jié)合，產(chǎn)生更多空間的化學(xué)變化，讓“柵縫掃描”有更多的可能性。通過網(wǎng)絡(luò)的方式，把“柵縫掃描”的空間概念延伸到虛擬網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的傳遞與連結(jié)，與“柵縫掃描”在內(nèi)存位置中傳遞與連結(jié)互相呼應(yīng)，也因此產(chǎn)生另一種虛擬場域的延伸。

參考文獻(xiàn)：

[1]吉爾·德勒茲，費(fèi)利克斯·瓜塔里.游牧思想：吉爾·德勒茲、費(fèi)利克斯·瓜塔里讀本[M].陳永國，編譯.長春：吉林人民出版社，2003.