敦煌文化在互動裝置設(shè)計中的應(yīng)用研究

摘要：在兩千多年前，張騫出使西域，開辟了中國通往世界的古代絲綢之路。絲綢之路的開通使沿線的各族貿(mào)易和文化展開了往來與匯聚，而敦煌作為絲綢之路上的重鎮(zhèn)，各國文明在這里凝聚綻放，成了東西方經(jīng)濟、貿(mào)易、文化交流數(shù)千年的歷史見證。隨著“一帶一路”倡議的全面推進(jìn)，敦煌毋庸置疑將再次成為東西方文明交融、文化共享的重要樞紐，而敦煌莫高窟這個凝聚著數(shù)千年文化藝術(shù)發(fā)展史、消逝風(fēng)化的寶庫必將再次成為人們的聚焦點。如何延續(xù)傳承好、保護好、發(fā)揚好這一絲綢之路上的文化瑰寶是當(dāng)前形勢下最為棘手的問題。本課題以敦煌莫高窟中的藻井紋樣為研究對象，以當(dāng)前數(shù)字互動技術(shù)為手段，將紋樣元素結(jié)合動畫的形式并加載互動技術(shù)手段，以互動裝置為展示形式，用一種全新的藝術(shù)表現(xiàn)形式表達(dá)敦煌壁畫的歷史。本文主要研究互動裝置在藝術(shù)展現(xiàn)形式中的表現(xiàn)以及在數(shù)字媒體設(shè)計融合中的應(yīng)用分析，針對敦煌藝術(shù)數(shù)字可視化與數(shù)字媒體裝置交互進(jìn)行闡述，旨在提高認(rèn)識，同時希望借助數(shù)字媒體交互技術(shù)的交互性，增強觀眾的可融入、可參與感，助力敦煌藝術(shù)的保護與傳承，更好地發(fā)揮保護、傳播和推廣敦煌文化的目的。

關(guān)鍵詞：敦煌莫高窟;藻井紋樣;互動裝置藝術(shù)

中圖分類號：J50 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2020）23-0-02

“人類敦煌，千年莫高”，敦煌莫高窟經(jīng)歷了數(shù)千年的風(fēng)雨洗禮，是迄今為止保存完好的規(guī)模最大的石窟，同時也是見證我國古絲綢之路不可或缺的文化瑰寶。莫高石窟始建于十六國時期，由僧人樂僔在巖壁上開鑿了第一個洞窟，此后眾多禪師繼續(xù)在此建洞修禪一直延續(xù)千年，給了我們一種直接、生動、形象的敦煌藝術(shù)視覺盛宴。隨著歲月的流逝、壁畫的風(fēng)化加之經(jīng)濟發(fā)展而帶來的過度開發(fā)，過度的商業(yè)化、城市化必然會造成文化遺產(chǎn)的損失及破壞。為保護文化遺產(chǎn)禁止對外開放參觀勢必會影響文化的傳播，而為了傳播文化任期慢慢消失顯然也是對歷史文明的不敬，所以如何在進(jìn)行經(jīng)濟文化交流的同時又做好文化遺產(chǎn)的保護是目前迫在眉睫的難題。

1 互動裝置藝術(shù)的發(fā)展及演變

互動裝置這個詞源于英語“Interactive installation”，是以計算機硬件基礎(chǔ)為平臺、外置輸入元件為輔助手段，人機間或不同人通過計算機硬件進(jìn)行互動的藝術(shù)。互動裝置藝術(shù)能使觀眾參與甚至融入作品，并成為作品中不可或缺的一個部分[1]。

作為一種新興起的藝術(shù)表現(xiàn)形式，互動裝置藝術(shù)近幾年流行于歐美各個國家，也在我國逐步流行起來。其具有相當(dāng)高的交互性，同時還被賦予了濃厚的藝術(shù)特性，可以這樣說，互動裝置藝術(shù)很好地使藝術(shù)與技術(shù)進(jìn)行了完美的融合。近現(xiàn)代以來，互動裝置藝術(shù)已經(jīng)成為眾多藝術(shù)門類中的杰出代表，在各大藝術(shù)展中占據(jù)著重要的席位。很多西方國家已經(jīng)成立了特殊裝置藝術(shù)畫廊，如英國的裝置藝術(shù)博物館和美國的Kappa Street（卡帕街）藝術(shù)中心等。

互動裝置載體上交互設(shè)備的技術(shù)基于設(shè)備的硬件，結(jié)合其特有的交互性特征，在其他許多領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、技術(shù)手段和方法的轉(zhuǎn)變必然會對互動裝置藝術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。隨著時代的發(fā)展，互動裝置藝術(shù)的內(nèi)容和形式不斷被完善，甚至創(chuàng)造出了新的變化，其獨特的設(shè)計思維和創(chuàng)意方法也將在藝術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

1.1 互動裝置的技術(shù)實現(xiàn)原理

互動交互式設(shè)備呈現(xiàn)出的是一門綜合藝術(shù)，它是美學(xué)、信息學(xué)、通信、心理學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機編程語言、圖形圖像、動畫甚至音樂等多學(xué)科的融合[2]。從近年來國內(nèi)外各類展覽中我們可以看出，無論是虛擬互動作品還是機械裝置作品，無不是多學(xué)科共同結(jié)合的杰作，不是能通過單一的專業(yè)知識完成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，作為新媒體藝術(shù)的分支——互動裝置藝術(shù)將不斷發(fā)展，文化、媒體和技術(shù)將更加緊密地結(jié)合在一起。其獨特的表達(dá)語言展示、跨學(xué)科整合，使其創(chuàng)作更具吸引力，也更具挑戰(zhàn)性。

1.2 互動裝置藝術(shù)的表現(xiàn)形式

互動裝置藝術(shù)就是裝置藝術(shù)和現(xiàn)代新媒體技術(shù)發(fā)展形成的一個新的藝術(shù)形式。首先，從表現(xiàn)的角度來看，它突破了人機交互的距離限制[3]。其次，交互設(shè)備可以放棄傳統(tǒng)交互形式對計算機鼠標(biāo)、鍵盤的依賴，并通過攝像頭獲得空間交互或通過其他觸摸形式來傳輸信息，以實現(xiàn)驚人的交互效果。最后，交互設(shè)備弱化了常規(guī)交互對信息的傳遞，并且可以通過觀看者的肢體語言作為觸發(fā)條件來觸發(fā)交互行為事件的發(fā)生。從以上比較可以發(fā)現(xiàn)，交互設(shè)備技術(shù)具有以下性能特征。

（1）充分運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段創(chuàng)造出虛擬現(xiàn)實空間環(huán)境。這種環(huán)境空間使得觀眾從被動變?yōu)橹鲃?，使參與者能夠深入體驗并充分調(diào)動起所有感官來感受作品本身。

（2）互動裝置藝術(shù)除了展出作品外，參與者和作品之間的互動也將成為藝術(shù)展的一部分。

2 互動裝置藝術(shù)在數(shù)字媒體設(shè)計中的應(yīng)用分析

互動裝置應(yīng)用在數(shù)字媒體設(shè)計項目創(chuàng)作中后，藝術(shù)家要做的不再是內(nèi)容和理念的單向傳達(dá)和表現(xiàn)，而是營造環(huán)境，讓觀眾能夠很好地融入?yún)⑴c到環(huán)境中，并在互動中完成整個作品。觀眾在數(shù)字媒體作品前不再是被動的反應(yīng)和理解，而是以主動、建設(shè)性的姿態(tài)參與到作品的欣賞中?；友b置在數(shù)字媒體設(shè)計中的應(yīng)用形式多種多樣，但它們的共通點只有一個，那就是使用者和作品之間的直接互動參與。這改變了作品的影響、造型甚至是意義。作品永遠(yuǎn)都沒有完結(jié)的時候，始終處于一種未完的狀態(tài)。

2.1 Kinect《魔鏡》互動裝置

在美國紐約新藝術(shù)作品展中，美國互動裝置藝術(shù)家丹尼爾·羅津創(chuàng)作出了一個非常棒的互動“鏡子”——用小絨球玩具來展示你的倒影。鏡子由Kinect（體感）動態(tài)運動捕捉器和928個小絨球玩具組成，由464臺電機連接，以實時創(chuàng)建觀眾的鏡子反射。

該互動裝置藝術(shù)主要運用了Kinect動態(tài)捕捉技術(shù)來實時反饋人物動態(tài)信息，并將信息數(shù)據(jù)可視化，轉(zhuǎn)換成可交互式的視覺體驗。這種多媒介的統(tǒng)一實現(xiàn)了藝術(shù)表達(dá)的變化，形成了互動裝置藝術(shù)獨特的審美趣味。交互式設(shè)備的運用優(yōu)勢在它為藝術(shù)創(chuàng)作者提供了更具表現(xiàn)力的表達(dá)方式。這也符合數(shù)字時代的步伐，追求各種藝術(shù)的兼容和有機結(jié)合，實現(xiàn)藝術(shù)表現(xiàn)的多樣性及藝術(shù)語言的多元化。

2.2 《雨屋》互動裝置

《雨屋》互動裝置是由Random International公司制作的。《雨屋》互動裝置為游客提供了看似不可能的體驗。在400多m2的空間中，連續(xù)的降雨已形成渾濁的室內(nèi)降雨空間。觀眾可以自由地移動，但是雨水只會落在他們的周圍，而不會淋到他們的身上。觀眾可以穿過這個下雨的區(qū)域，并且該設(shè)備可以檢測到人體的區(qū)域并停止該區(qū)域的下雨活動。通過這種方式，人們似乎擁有了超能力，他們可以在不被雨淋的情況下自由控制雨水。

《雨屋》互動裝置主要運用了地面互動投影技術(shù)，傳感器和投影儀位于頂部。傳感器是紅外攝像機或帶補光燈的深度傳感器，此設(shè)備中水幕取代了攝像機?！队晡荨分邪惭b了許多3D傳感器，可以檢測人體的運動，并使“雨滴”停在人體所在位置，當(dāng)人離開后，雨水會繼續(xù)落下。每個雨水開關(guān)的干燥半徑為90cm，因此《雨屋》的參觀體驗人數(shù)不能超過一定數(shù)量，不然屋里的雨就都會停止。

3 關(guān)于敦煌互動裝置的制作與設(shè)計

本裝置的設(shè)計靈感來源于國外的機械動力裝置Kinetic Sculpture（動感雕塑）、混沌擺及動力雕塑以及TeamLab數(shù)字藝術(shù)等作品。裝置將實體紋樣雕塑與數(shù)字媒體交互手段相結(jié)合，打破了傳統(tǒng)市場上被動的、單向信息傳遞的展示方式，同時打破了展示交互單一化的局面，采用動態(tài)實體雕塑結(jié)合紋案互動可視化的展示方式、測距交互的手段，從視覺感官上重新認(rèn)識紋樣互動方案。這樣的展示方式既有創(chuàng)新又能給人眼前一亮的視覺效果同時還能了解使人們掌握到紋樣變化的魅力。

3.1 互動裝置的設(shè)計理念

如今市面上關(guān)于敦煌的數(shù)字文創(chuàng)產(chǎn)品層出不窮，各有特色，各類關(guān)于敦煌特展的解說方式也僅僅是語音講解機的形式或是動畫演示等方式，介紹壁畫的方式也是傳統(tǒng)且單一，這些方式對于科普歷史能起到較好的輔助作用。而如何增加趣味性和延續(xù)傳承敦化文化是我們課題設(shè)計的目的，因此我們采用一種動畫加裝置互動的嶄新方式來弘揚絲綢之路和敦煌文化，這樣既有現(xiàn)代的科技感也能將敦煌文化融入現(xiàn)代設(shè)計中，吸引人群從而達(dá)到文化傳承及運用的作用。

互動裝置藝術(shù)包含了“環(huán)境”這一因素，借助“環(huán)境”借題發(fā)揮，選取敦煌藻井中的圖案紋樣制作成互動裝置，結(jié)合動畫和音效，為觀眾展現(xiàn)一種三維的空間藝術(shù)效果，給觀眾一種可以拓展空間和感知的體驗。當(dāng)觀眾融入作品并成為藝術(shù)作品的一部分時，這種跨空間的體驗必然會讓觀眾與作品之間的關(guān)系發(fā)生改變，從而使參觀者能夠透過紋樣及裝置互動了解敦煌的藝術(shù)文化，進(jìn)而達(dá)到弘揚歷史、保護傳承的意義。

3.2 互動裝置設(shè)計草圖及方案

裝置的靈感來源是三兔飛天藻井圖。三兔藻井圖位于莫高窟第205窟，蓮花型藻井中心呈現(xiàn)出3只兔子共用3只耳朵并朝同一方向奔跑的畫面，他們彼此追逐，卻又永遠(yuǎn)追不到對方。3只兔子，3只耳朵，產(chǎn)生了一兔雙耳的錯覺。這3只兔子不僅存在于佛教藝術(shù)中，而且也存在于世界各宗教中，有“三世輪回”的說法。這三只兔子代表著“前世”“今生”和“來世”，意味著前世、今生與來世一直在無限循環(huán)。

敦煌藻井通常位于室內(nèi)的上方。據(jù)《風(fēng)俗通》記載：“今殿作天井。井者，東井之像也。菱，水中之物。皆所以厭火也?！盵4]東井即為井宿，是二十八宿中的一宿，古代人民認(rèn)為東井是主水的，因此在殿堂、樓閣最高處作井，并裝飾以荷、菱等藻類水生植物，可以壓伏火魔的作祟，護祐建筑物的安全。因此，藻井最終被設(shè)計成了蓮花型并結(jié)合了流線幾何紋樣。

3.3 互動裝置設(shè)計構(gòu)成圖及制作流程

（1）互動裝置設(shè)計構(gòu)成。兩片紋樣圖案鏡面對稱，相互重疊形成蓮花型紋樣，相互反方向旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)觀眾遠(yuǎn)離裝置時裝置靜止，當(dāng)然觀眾靠近時裝置旋轉(zhuǎn)運動并產(chǎn)生動態(tài)紋樣浸入式動態(tài)效果，結(jié)合Kinect動態(tài)捕捉儀，根據(jù)觀眾的右手高低變化來調(diào)節(jié)裝置外圍紋樣轉(zhuǎn)動速率，給觀眾一種視覺上的效果體驗及思考環(huán)境。

（2）制作流程。在選取材料時考慮到重量、尺寸及最終效果，選擇了目前市面上可打印的最大尺寸——9mm厚、直徑為90cm的激光切割的三層木板為最終裝置的材料，與3D打印的光敏樹脂材料相比，木板效果更佳。

3.4 互動裝置交互程序與展示方案設(shè)計

在交互互動設(shè)計與展示方面，分別采用Arduino的UNO單片機開發(fā)數(shù)據(jù)板、HC-SR04超聲波測距傳感器進(jìn)行輸入，運用Kinect與Processing（圖形設(shè)計語言）相結(jié)合的技術(shù)手段投映在裝置上展示。傳感器檢測距離值為3m，當(dāng)傳感器探測數(shù)值小于3m時邏輯電路連接電源，裝置開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)3m探測距離內(nèi)沒有目標(biāo)物出現(xiàn)時，邏輯電路則斷電，裝置停止轉(zhuǎn)動。為了給參觀者營造出氛圍，參觀者可以通過調(diào)整右手的位置高度來調(diào)節(jié)外圍紋樣動畫的轉(zhuǎn)動速率。在配色上的選取上主要采用了敦煌壁畫的色彩構(gòu)成，在圖形的選取上也采用偏向卷草紋的類型并在Processing中用貝塞爾曲線繪制圖案，因為導(dǎo)入PNG圖片運行會出現(xiàn)掉幀卡頓情況，所以采用程序語言繪制。

4 結(jié)語

互動裝置藝術(shù)旨在嘗試探索人類與世界的新關(guān)系，其因人的存在而發(fā)生改變，增強了人的存在感。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展使藝術(shù)從框架中釋放出來，打破了作品分離的界限，使人類行為成為作品中的一個元素。最終，人類從物理媒介中被釋放出來并真正地融入藝術(shù)作品。

本文通過大量敦煌文化相關(guān)歷史資料的查閱、各種人機交互方式案例的學(xué)習(xí)、互動裝置藝術(shù)的研究與分析、程序代碼的編寫和機械結(jié)構(gòu)原理的探究等理論研究，結(jié)合作品制作進(jìn)行更深層次的探索。敦煌藝術(shù)旨在探索人與自然、自身與世界的關(guān)系，而現(xiàn)實生活中我們感覺不到自己與自然、與世界之間的界限，世界上的一切都存在于一個沒有邊界的漫長、脆弱和令人難以置信的生命延續(xù)中。數(shù)字藝術(shù)可以讓我們遠(yuǎn)離物理環(huán)境，帶來了新的創(chuàng)造性，讓我們可以通過這種超主觀空間的邏輯結(jié)構(gòu)重新探索古代絲綢之路的敦煌文化，相信這將成為更好地弘揚、傳承和思考藝術(shù)文化的感知方式。

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作者簡介：徐科達(dá)（1995—），男，上海人，碩士在讀，研究方向：數(shù)媒與影像數(shù)字化。