何蔭婕

引言

互動投影是一種投影畫面顯示技術(shù)，應(yīng)用現(xiàn)代遙感科學(xué)和多媒體處理應(yīng)用技術(shù)?；油队暗哪康氖峭ㄟ^觸摸互動墻的不同位置，投影儀在互動墻上顯示不同的動畫場景，是一種新的體驗，也是人機交互的一種線下娛樂形式，在科普裝置中互動投影技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合，能夠提高科學(xué)內(nèi)容的趣味性，增強視覺效果，吸引兒童的注意力、增強兒童的學(xué)習(xí)興趣。徐戈提到藝術(shù)發(fā)展是與科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新共同前進的，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，藝術(shù)創(chuàng)作能夠借助高科技產(chǎn)物獲得多種表現(xiàn)形式。在過去的幾十年中，互動裝置受到了各界廣泛的關(guān)注和重視。互動藝術(shù)特點較為鮮明，在不斷發(fā)展中逐漸將前沿科學(xué)技術(shù)應(yīng)用其中，為裝置藝術(shù)設(shè)計注入新的生命力。羅立宏Flash設(shè)計的蘭花搖曳，鳥語花香，蝴蝶飛舞交互動畫運用到互動投影中，設(shè)計出基于互動投影中國風(fēng)的交互效果，為傳統(tǒng)文化國畫藝術(shù)帶來新的參考。周天旭將中國歷史教育圖冊結(jié)合互動投影形式，解決歷史百科書籍存在內(nèi)容形式單一、難以激發(fā)兒童學(xué)習(xí)興趣等局限性?；油队凹夹g(shù)推動著藝術(shù)與教育領(lǐng)域的發(fā)展。基于目前市場上互動投影技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，文中對互動投影技術(shù)原理和應(yīng)用進行梳理，并利用Cinema 4D與Adobe After Effects軟件梱結(jié)合，設(shè)計出新能源社區(qū)互動墻兒童科普藝術(shù)裝置。

一、互動投影技術(shù)原理及應(yīng)用

在制作科普裝置之前，首先要了解互動投影系統(tǒng)的原理，為互動墻科普裝置設(shè)計實現(xiàn)提供制作思路。

（一）互動投影系統(tǒng)

1.信號采集部分，根據(jù)交互要求進行捕獲和拍攝，捕捉設(shè)備有紅外感應(yīng)器、觸控雷達(dá)等。

2.信號處理部分，把實時采集的數(shù)據(jù)進行分析，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與虛擬場景系統(tǒng)對接。

3.成像部分，使用投影儀或其他顯影裝置將圖像呈現(xiàn)在特定位置，并且顯影裝置不僅是投影儀，液晶顯示器、LED屏幕等都可以作為互動影像的載體。

4.輔助設(shè)備，如傳輸線路，安裝構(gòu)件，音響裝置等。

（二）互動投影技術(shù)的應(yīng)用形式

1.AR體感大屏：AR體感大屏一般設(shè)有紅外感應(yīng)攝像頭或kinect，在2米左右的有效感應(yīng)區(qū)內(nèi)，可對體驗者進行識別。用戶以簡單的手勢和肢體動作進行交互，此應(yīng)用最大的亮點是結(jié)合體感與AR識別技術(shù)，讓用戶有沉浸式體驗。“cosplay人物”游戲，“體感換衣”在廣告和游戲領(lǐng)域里較為常見。

2.沉浸式互動投影空間：互動投影空間是在投影基礎(chǔ)上實現(xiàn)一種成熟的高度沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，一般采用四個投影面構(gòu)成空間環(huán)境，墻面采用背投方式，地面采用前投式，結(jié)合高分辨率立體投影技術(shù)，三維計算機圖形技術(shù)和聲音技術(shù)。將體驗者置于完全沉浸式的虛擬環(huán)境中。東京teamLab團隊可謂是行業(yè)領(lǐng)軍者，《花與人的森林：迷失、沉浸與重生》曾風(fēng)靡全國，在各大社交平臺被刷屏。

3.墻面投影：墻面互動投影有多種方式進行，一般可采用石墨導(dǎo)電墻.通過石墨導(dǎo)電形成視覺效果。但是需要用電量較大.采用更加穩(wěn)定，操控性強的雷達(dá)觸控技術(shù)，并結(jié)合影像分析系統(tǒng)，雷達(dá)技術(shù)下的交互內(nèi)容可以更加豐富，該技術(shù)在參與者和屏幕之間創(chuàng)建了緊密集成的交互，廣泛用于游戲和科學(xué)領(lǐng)域。

4.互動桌面：桌面交互式投影用最先進的計算機視覺技術(shù)取代了傳統(tǒng)的文本和圖像顯示方法。人們不僅可以看到高質(zhì)量的投影圖像，而且還可以用手指觸摸他們感興趣的內(nèi)容或相關(guān)信息。采用精確的觸控識別技術(shù)，具有流暢的觸控手感，輕松實現(xiàn)多點操作，使人機交互更自然的表達(dá)。最早是在Youtube《Le Petit Chef》秀.3D版迷你廚師在盤子上制作美食。

文章中的藝術(shù)裝置采用雷達(dá)感應(yīng)式的墻面互動投影的形式?；油队皦κ腔佣嗝襟w中頗具代表性的實例，趣味性高，展示性強、敘事性好等特點頗受好評。雷達(dá)感應(yīng)操控性更強，交互的內(nèi)容也更加豐富，通過提前編譯好完整的程序存入存儲器中，雷達(dá)對人與墻面的觸碰點進行捕捉，投影出不同的動畫效果。目前市場上感應(yīng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，最缺的就是3D視覺效果的應(yīng)用，此裝置采用Cinema 4D與Adobe After Effects軟件相結(jié)合的互動墻科普裝置設(shè)計實踐。

二、互動投影兒童科普裝置制作

互動投影技術(shù)將多種能源應(yīng)用在交互場景中顯示出來，為兒童創(chuàng)造理解和認(rèn)識的空間，使兒童對新能源知識有更深刻的認(rèn)識，擁有一種新的學(xué)習(xí)體驗。制作一個三維立體藝術(shù)風(fēng)格與動畫相結(jié)合的科普裝置，Clnema 4D創(chuàng)建的三維社區(qū)樓房建筑模型，具有較強渲染效果和視覺體驗。Adobe After Effects設(shè)計的卡通扁平化人物動畫，更好地對科普內(nèi)容進行介紹，選定太陽能、地?zé)崮茏鳛榭破諏ο?。通過構(gòu)思一個新能源社區(qū)，新能源轉(zhuǎn)化為電能供整個社區(qū)人們生活。

（一）方案策劃

在制作之前提出詳細(xì)方案，選擇互動墻展示制作新能源社區(qū)科普裝置，裝置的內(nèi)容部分選擇夏季和冬季兩個季節(jié)，在夏季的時候，點擊墻面上太陽形狀圖像，社區(qū)的人們會產(chǎn)生一系列生活活動，（如圖1）是設(shè)計思路及動畫流程。點擊“小太陽”后，會看到一個人從超市里買完東西去電影院，再通過樓間花園，最后回臥室睡覺整個動畫過程。這種設(shè)計方式，讓孩子通過動畫的形式了解太陽能作為能源為社區(qū)供電的方式，也可以觸摸房屋其他的位置，產(chǎn)生不同的動畫場景。

在冬季的時候，觸摸社區(qū)下方地?zé)崮軋D像位置，可以看到臥室中的人因房間供暖從瑟瑟發(fā)抖變得大汗淋漓的動畫場景。觸摸“社區(qū)招牌”可看見社區(qū)的廣告牌燈光閃動（如圖2），通過冬季和夏季的視覺的動畫對比，讓孩子們體會到地?zé)崮堋⑻柲茉诓煌竟?jié)轉(zhuǎn)化電能供社區(qū)人們生活。同時，體驗者也可觸控其他位置圖像，產(chǎn)生不同的動畫效果。

（二）Cinema 4D構(gòu)建三維社區(qū)

Cinema 4D由德國Maxon Computer開發(fā)，以高計算速度和強大的渲染插件而聞名。Cinema 4D并不算得上是藝術(shù)家創(chuàng)作的主流工具，但是在學(xué)習(xí)的過程中，發(fā)現(xiàn)對建立復(fù)雜模型、有趣形狀具有一定優(yōu)勢。對新能源社區(qū)樓房的設(shè)計提供了軟件支持。

社區(qū)外部框架采用Clnema 4D軟件進行制作，3D視覺逐漸成為藝術(shù)領(lǐng)域的主流形式，市面上的互動投影大多運用扁平藝術(shù)效果，或者手繪風(fēng)的平面視覺效果，社區(qū)樓房建筑采用Clnema 4D設(shè)計方式可以增強立體的藝術(shù)表現(xiàn)形式，具有一定的趣味性、奇異性。鮮明的色彩更容易激發(fā)兒童的興趣，尤其是純度較高、明度較亮的色彩。同時，結(jié)合飽滿的畫面和立體元素的運用，如果仔細(xì)觀看還能發(fā)現(xiàn)整個樓房建筑沒有太多的棱角，效果更加柔和，（如圖3）是社區(qū)樓房渲染圖。

社區(qū)樓房Clnema 4D制作主要分為卡通模型+材質(zhì)渲染+燈光參數(shù)調(diào)節(jié)三部分。建模中采用“立方體”模型為主體部分，用“樣條線”、“擠壓”出來的物體結(jié)合“倒角”最后進行“圓角封頂”制作出卡通模型。同時，材質(zhì)渲染是三維建模中重要部分，不同材質(zhì)會體現(xiàn)不同的視覺風(fēng)格?；訅Σ捎肙ctane Render渲染器中多種材質(zhì)混合，大量運用“漫反射材質(zhì)”，使畫面感更加柔和。燈光部分運用“區(qū)域光”、“聚光燈”相結(jié)合，將“區(qū)域光”放置主體部分，“聚光燈”放置建筑頂部，多次調(diào)試顏色、強度、類型、投影、衰減等參數(shù)，最后將攝像機調(diào)節(jié)到合適的角度渲染出卡通的視覺效果圖像。（如圖4）是部分渲染效果圖。

（三）Adobe After Effects動畫設(shè)計

近幾年扁平化設(shè)計作品頗受大家喜愛，扁平化設(shè)計與擬物化設(shè)計形成了鮮明對比，扁平化設(shè)計摒棄高光、陰影等能造成透視感的效果，通過抽象、簡化、符號化的設(shè)計元素表達(dá)。Adobe After Effect制作軟件對于動畫設(shè)計師而言是首選。

制作動畫之前會在lllustrator軟件中對人物、場景素材進行設(shè)計將繪制好的AI文件導(dǎo)入到AE中，制作各部分的動效，人物動作是動畫中的關(guān)鍵幀，每個動畫在時間軸中長度控制在10s，1s內(nèi)有25幀。不斷調(diào)節(jié)“錨點”杠桿制作不同動作。短的視頻動畫在較短時間內(nèi)通過觸摸自動切換，體驗效果更好。做好全部動畫，導(dǎo)出帶有“透明通道”的MOV格式動畫放置在存儲器中，（如圖5）是視頻動畫截圖。

最后對科普裝置進行測試，提前將尺寸為5500x3093px社區(qū)樓房渲染圖貼到墻面上，雷達(dá)安裝至渲染圖的上方，實驗調(diào)節(jié)雷達(dá)感應(yīng)測試者坐標(biāo)，之后對投影儀對位調(diào)節(jié)動畫位置和大小。用觸控雷達(dá)數(shù)據(jù)調(diào)取動畫視頻投影在社區(qū)建筑的房屋內(nèi)，就可看到新能源社區(qū)中不同人物動畫場景。（如圖6）是測試的效果圖。

結(jié)論

互動投影是一種新穎的多媒體技術(shù)，通過互動投影技術(shù)，同時結(jié)合數(shù)據(jù)源和聲音的優(yōu)化組合，將一面平平無奇的科普墻板變得更有趣味陸，發(fā)揮兒童的主觀能動性，積極參與其中，切身感受作品中的勃勃生機和活力“互動投影技術(shù)快速發(fā)展的今天”，未來在游戲娛樂、展覽等方面將發(fā)揮重要的作用，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，將有更多的互動投影技術(shù)與VR/AR和其他他科普設(shè)備相結(jié)合，增強人們的互動體驗。