葉淑華

從經(jīng)典繪畫(huà)的立體三維化到數(shù)字媒體藝術(shù)的內(nèi)空間屬性

葉淑華

2015年4月在上海新天地有一場(chǎng)極其特別的梵高作品展——不朽的梵高。這場(chǎng)展覽里沒(méi)有出現(xiàn)梵高的油畫(huà)實(shí)體，而是將油畫(huà)作品數(shù)碼化成為動(dòng)態(tài)的視頻，利用技術(shù)通過(guò)聲、畫(huà)結(jié)合增加代入感。畫(huà)展的感染力很強(qiáng)，觸動(dòng)了許多觀(guān)眾的心靈，而不須要太多知識(shí)儲(chǔ)備的要求。

與傳統(tǒng)架上繪畫(huà)相比，數(shù)字影像的優(yōu)勢(shì)在于其儲(chǔ)存、傳播、觀(guān)察、修改方法的方便簡(jiǎn)易。同時(shí)這種從圖像到編碼再到圖像的轉(zhuǎn)譯方法也為空間距離信息的傳輸提供了新的空間和方法，讓數(shù)字影像中的視覺(jué)平面信息和距離信息可以一同被記錄并最終播放出來(lái)。基于對(duì)視覺(jué)平面系統(tǒng)以及距離信息系統(tǒng)的進(jìn)一步了解，我們需要探討數(shù)字影像通過(guò)自身的哪些屬性來(lái)完成對(duì)影像內(nèi)部空間的記錄與再現(xiàn)，最終達(dá)到還原真實(shí)視覺(jué)空間的目的。

在這些“會(huì)動(dòng)”的大型畫(huà)作中，它破壞了傳統(tǒng)的看畫(huà)方式，引起了人們最大的興趣，使觀(guān)眾沉浸在經(jīng)典畫(huà)作帶來(lái)的一幕幕場(chǎng)景空間中。也有很多人，對(duì)畫(huà)展中圖畫(huà)的空間立體效果產(chǎn)生了極大的興趣，是什么讓這些靜態(tài)的經(jīng)典畫(huà)作“動(dòng)”了起來(lái)，并且具有空間呢？

首先，這些數(shù)字化的名家名作是動(dòng)態(tài)（具有連續(xù)多幀組成的時(shí)間軸）的，相對(duì)于靜態(tài)的數(shù)字影像作品（攝影、數(shù)字插畫(huà)、計(jì)算機(jī)圖形等），兩者都同時(shí)蘊(yùn)含平面二維性與空間三維性，只是表現(xiàn)出的空間屬性的強(qiáng)弱、狀態(tài)不同。

例如，很多人認(rèn)為攝影、錄像以及以手繪插畫(huà)都不具有空間屬性，它們?cè)谏刹杉臅r(shí)候已經(jīng)被記錄成二維的像素點(diǎn)了。攝影以及錄像作品建立對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行光學(xué)記錄的基礎(chǔ)之上，它們記錄的是真實(shí)空間當(dāng)中的一個(gè)瞬間可視畫(huà)面（或者連續(xù)瞬間可視畫(huà)面），內(nèi)部深深烙印著這個(gè)畫(huà)面生成時(shí)的三維空間信息。例如，它們的鏡頭、景色、透視比例等，而這些空間信息在當(dāng)代的計(jì)算機(jī)測(cè)繪以及計(jì)算機(jī)繪圖手段的幫助下，是可以被測(cè)算并再現(xiàn)的。展覽就是使用這些信息，對(duì)畫(huà)作重新進(jìn)行了空間信息的強(qiáng)化和繪制。

影像的空間屬性如何體現(xiàn)在影像作品當(dāng)中？要分析這個(gè)問(wèn)題，我們需要從人類(lèi)的辨別空間的機(jī)制入手。這套機(jī)制當(dāng)中包含兩套不同的系統(tǒng)。

人的視域（Horizont）——視力所及的觀(guān)測(cè)范圍在六十度左右，在這個(gè)范圍內(nèi)眼睛采集光學(xué)信息轉(zhuǎn)化為生物電，獲得時(shí)域范圍內(nèi)的視覺(jué)平面，真實(shí)記錄了物體在視覺(jué)平面上的位置以及大小。這種記錄是不含距離信息的，類(lèi)似于觀(guān)星圖或者觀(guān)察星空，無(wú)法得知星星和觀(guān)者之間的距離關(guān)系，我們稱(chēng)它為第一套系統(tǒng)。

同一時(shí)間，因?yàn)槿说淖笥已劬λ幙臻g位置的略微差別，導(dǎo)致雙眼所獲得的圖像略有不同。視覺(jué)平面信息通過(guò)眼睛接收傳達(dá)到大腦，大腦在接收到眼睛所獲得的信息后，會(huì)把這種差異化的圖像整合成為一個(gè)完整的畫(huà)面，里面包含了眼睛觀(guān)察所獲得的“夾角”信息——視差（Parallx），人的大腦利用它轉(zhuǎn)譯出物體距離人遠(yuǎn)近的信息，也就是第二套系統(tǒng)。至此，人類(lèi)神奇的生物構(gòu)造完成了一次信息的轉(zhuǎn)譯以及空間定位，以人的視覺(jué)平面為坐標(biāo)，加上距離信息，形成一個(gè)以觀(guān)察者為原點(diǎn)的空間坐標(biāo)體系。

請(qǐng)假定觀(guān)眾是靜止的，屏幕上的畫(huà)面也是靜態(tài)的。由于靠近觀(guān)者的視覺(jué)夾角大、視覺(jué)空間跨度大，距離觀(guān)者遙遠(yuǎn)的事物視覺(jué)夾角小、視覺(jué)空間跨度小，因此屏幕上存在基礎(chǔ)的空間信息，通過(guò)前后遮擋以及近大遠(yuǎn)小的形式表現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)對(duì)光學(xué)的運(yùn)用以及數(shù)值研究，人類(lèi)逐漸摸索出這種基礎(chǔ)空間信息的規(guī)律并把它發(fā)展成為方法以及學(xué)科——線(xiàn)性透視。文藝復(fù)興時(shí)期藝術(shù)家布魯內(nèi)蔡斯基發(fā)明的線(xiàn)性透視系統(tǒng)沿用至今，歷經(jīng)眾多的改良和發(fā)展，仍然是架上繪畫(huà)中最為重要的表現(xiàn)畫(huà)面空間信息的方法。

第一套視覺(jué)系統(tǒng)——視覺(jué)平面的信息在屏幕上被真實(shí)再現(xiàn)了，但是屏幕上呈現(xiàn)信息仍不完整。由于虛擬屏幕上呈現(xiàn)出影像是在一個(gè)平面上呈現(xiàn)的，從屏幕上獲得影像對(duì)于觀(guān)者的距離被壓縮在了屏幕上，因此缺失了“視差”這一項(xiàng)重要信息。

假定觀(guān)眾現(xiàn)在可以在屏幕前運(yùn)動(dòng)，但是屏幕上面的內(nèi)容不改變。通過(guò)視差信息的獲得以及視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)比對(duì)，觀(guān)者立刻會(huì)做出判斷：這是平面的，畫(huà)面由透視造成的空間信息都是“假的”。

為什么要通過(guò)視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)才能做出準(zhǔn)確的判斷？視差是通過(guò)“夾角”來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，這套系統(tǒng)在單一的靜態(tài)畫(huà)面中，由于缺乏比對(duì)，感知的能力很弱，幾乎不能構(gòu)成有效的判斷。因此前面在進(jìn)行分析時(shí)，將虛擬屏幕上的視差信息判斷為“缺失”而非“錯(cuò)誤”的信息。這種視差信息的缺失在某種特定情況下，能夠被周?chē)h(huán)境填

補(bǔ)和引導(dǎo)，完整真實(shí)空間信息傳達(dá)或者成為視錯(cuò)覺(jué)。位于韓國(guó)濟(jì)州島的幻覺(jué)藝術(shù)博物館，里面存放的許多作品能夠利用畫(huà)面、燈光、觀(guān)眾和角度合理掩蓋真實(shí)的“視差”信息，從而獲得十分有趣的錯(cuò)覺(jué)互動(dòng)藝術(shù)品。值得注意的是，這種藝術(shù)錯(cuò)覺(jué)只能在一定的角度范圍內(nèi)生效，而且觀(guān)眾一旦以運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行觀(guān)察，不論以何種角度，都能很輕易地看出真實(shí)的空間關(guān)系。

基于人的視覺(jué)運(yùn)作系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：視點(diǎn)為坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)，包含視覺(jué)平面信息以及距離信息。一個(gè)視覺(jué)平面信息只對(duì)單一視點(diǎn)有效，屬于一一對(duì)應(yīng)的靜態(tài)信息，特點(diǎn)是直觀(guān)有效。距離信息則需要通過(guò)視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)才能被準(zhǔn)確傳達(dá)，而且有這種信息的準(zhǔn)確程度不容易被覺(jué)察，特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)和允許誤差性。

1997年上映的電影《鐵達(dá)尼號(hào)》由詹姆斯·卡梅隆James Cameron進(jìn)行執(zhí)導(dǎo)，在2012年利用影像的各部分嵌入計(jì)算機(jī)圖形空間技術(shù)，完成了電影3D版的制作并上映。3D版本的上映讓許多影迷能夠獲得身臨其境的觀(guān)看感受，但也有不少人詬病這并非真正的三維空間，而是“假3D”?！惰F達(dá)尼號(hào)》制作團(tuán)隊(duì)重新制作出影片對(duì)應(yīng)的空間信息的確是存在主觀(guān)設(shè)計(jì)因素在其中，由于拍攝當(dāng)時(shí)使用的影像記錄工具并沒(méi)有完整地記錄空間信息，因此導(dǎo)演以及制作團(tuán)隊(duì)在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過(guò)制造視差景深、深度重繪以及三維模型接入的手段重新繪制出空間信息以一種主觀(guān)力求貼近真實(shí)的創(chuàng)作。即使是這樣，數(shù)字媒體的空間屬性在影片中存在可塑造性，已經(jīng)獲得充分的肯定與實(shí)踐。

在繪畫(huà)作品中有這樣的定義，“作品內(nèi)部不同物體之間的距離以及觀(guān)眾與作品中物體之間的距離形成繪畫(huà)作品的空間”。這里所說(shuō)的繪畫(huà)空間，是一種虛幻空間，即視覺(jué)空間。引申到數(shù)字影像當(dāng)中，即為單幀或多幀影像“內(nèi)部”視覺(jué)所包含的空間屬性。

在展覽中，梵高的作品《星空》（Starry Night，1889年），原來(lái)是一幅傳統(tǒng)的架上繪畫(huà)作品。在數(shù)字影像技術(shù)的介入下，可以為其補(bǔ)充加入內(nèi)空間屬性，在原畫(huà)的基礎(chǔ)上塑造出具有三維空間感的動(dòng)畫(huà)。

空間屬性按照存在方式的不同，可以分為數(shù)字媒體的內(nèi)部空間屬性以及外部空間屬性。記錄在作品內(nèi)部，不因播放介質(zhì)改變而改變的空間屬性，稱(chēng)之為內(nèi)空間屬性，由畫(huà)面構(gòu)成、深度信息、衰減、材質(zhì)等內(nèi)容組成。數(shù)字影像在不同播放介質(zhì)和實(shí)體上，所獲得的不同的空間效果屬性，稱(chēng)之為外空間屬性，通常包括光源、成像材質(zhì)、實(shí)體形態(tài)、視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、地理環(huán)境等內(nèi)容。

空間屬性中，最為重要的是深度，它是其他空間屬性的根本來(lái)源。例如，畫(huà)面大小構(gòu)成、深度和衰減等。

深度信息的采集可以分為兩種，一種是源頭采集，一種是空間采集。所謂的源頭采集，就是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量記錄由劇組將現(xiàn)場(chǎng)的空間關(guān)系利用光學(xué)測(cè)距的方式記錄下來(lái)而空間采集則是通過(guò)特定方式將整個(gè)對(duì)象的空間記錄下來(lái)，或者在軟件三維空間當(dāng)中生成虛擬實(shí)體，設(shè)定觀(guān)者位置，最終獲得與觀(guān)者相關(guān)的深度信息。

深度信息以距離長(zhǎng)度為單位，但同時(shí)又是微妙而富有彈性（允許誤差以及強(qiáng)化重點(diǎn)）。每個(gè)空間都可以量化出無(wú)限個(gè)的點(diǎn)，意味著從視角原點(diǎn)出發(fā)，可以獲取無(wú)限多的深度信息。

通過(guò)源頭采集方式獲得空間信息若以數(shù)字進(jìn)行記錄顯然是不合理的，這可能造成需要記錄的信息量變得極不穩(wěn)定或趨向無(wú)限大。我們需要一種細(xì)膩準(zhǔn)確、方便直觀(guān)利于傳輸?shù)霓D(zhuǎn)譯方式，很顯然我們找到了答案——貼圖深度貼圖以黑白兩色的二維點(diǎn)陣記錄畫(huà)面當(dāng)中的空間信息，淺色距離近，深色距離遠(yuǎn)，黑白分別表示無(wú)限遠(yuǎn)以及貼近視角原點(diǎn)。這也是現(xiàn)行數(shù)字影像工業(yè)中，將二維圖像轉(zhuǎn)為三維圖像的最常用方式。

在3D版的電影制作中，經(jīng)?？梢钥吹絻膳_(tái)攝影機(jī)被架設(shè)在幾乎相同的位置，拍攝同一個(gè)鏡頭的情況，這是獲得空間信息的最直接的記錄方法，借助模擬“視差的機(jī)制，同時(shí)把信息采集與圖像生成、傳輸以及最終播放連接在一起。這種方法非常有效，因此相關(guān)的三維成像技術(shù)在過(guò)去十年間飛速發(fā)展并開(kāi)始被廣泛應(yīng)用在影視行業(yè)當(dāng)中。

但從本質(zhì)來(lái)說(shuō)，源頭采集建立在二維畫(huà)面構(gòu)成采集的基礎(chǔ)上，與視角的關(guān)系一一對(duì)應(yīng)，即一個(gè)畫(huà)面構(gòu)成對(duì)應(yīng)一張深度貼圖。這造成景深信息與畫(huà)面構(gòu)成同樣的局限性，在畫(huà)面重新被轉(zhuǎn)譯出來(lái)之后，觀(guān)眾不可以看到其他的角度的內(nèi)容。因此在轉(zhuǎn)譯階段這兩種方式都只成功了一半。傳達(dá)出富有深度信息的數(shù)字影像，只有一個(gè)視覺(jué)角度。真實(shí)的視覺(jué)環(huán)境是觀(guān)眾視點(diǎn)可以運(yùn)動(dòng)和改變的這也是主流數(shù)字影像被詬病為假三維的原因所在。

空間采集可以利用電腦生成深度信息，而且更加全面——它可以從空間維度的任意一個(gè)視點(diǎn)出發(fā)，獲得準(zhǔn)確的深度信息。單純從信息采集的定義上出發(fā)，目前現(xiàn)行可用的方式有兩種：利用三維軟件生成空間信息或利用光衍射進(jìn)行全息影像記錄。而在三維軟件制作的數(shù)字影像中，由于要采集深度信息的對(duì)象和視角都是在軟件當(dāng)中虛擬出來(lái)的，因此要模擬并生成任意的深度信息都是可能的，只要配合恰當(dāng)?shù)牟シ沤橘|(zhì)，選擇合適的轉(zhuǎn)譯編碼形式，便能夠被轉(zhuǎn)譯和播放出來(lái)。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)特別是在VR技術(shù)越來(lái)越普及的今天，相信很快將被攻克，經(jīng)典藝術(shù)從畫(huà)架走入屏幕，再?gòu)钠聊徽嬲呷肓Ⅲw空間中的世代，不遠(yuǎn)矣！

（作者單位：廣州美術(shù)學(xué)院）