分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

虛擬實境的秘密,全藏在達文西時代的「透視法」裡?

作者/ 曾靖越
臺北市立大學視覺藝術學系助理教授,熱愛閱讀、電影、跑步與科技藝術。每天不喝咖啡就無法將大腦開機,期許自己的文字能對社會產生些許功能性。

這學期初邀請了藝術家旺廷學弟來談談錄像藝術,班上同學都大有啟發。特別是創作的核心概念,以及作品觀看的方式,大家都有如醍醐灌頂。最近他在歐洲旅行,我注意到他來到了位於荷蘭海牙的梅斯達格全景博物館(Panorama Mesdag) ,這些照片真是令人驚奇。

Panorama Mesdag. 圖/Hans Splinter @ Flickr

視覺的滿漢全餐,古人今人都震撼

全景畫(panorama)是一種廣角或環繞式的影像創作,梅斯達格全景博物館的全景畫是採 360 度環繞呈現的手法,長度超過 14 公尺,圓周長達 120 公尺,其內容描繪 1881 年席凡寧根海灘(Scheveningen)的景象,是由畫家梅斯達格(Hendrik Willem Mesdag)在其友人協助下所完成的1

之前閱讀格勞(Oliver Grau)的《虛擬藝術》(Virtual Art)時,曾在書中讀到許多古典壁畫,以及其讓觀者產身歷其境幻覺的沈浸策略。特別是第三章所提到的色當戰役(The Battle of Sedan)全景圖,該全景圖是為了紀念戰役週年(1883 年),所特別繪製的。還記得讀到這段文字時,一直無法體會為何該全景畫作,在當時引起大眾這麼高的興趣。直到近日我看到了 Panorama Mesdag,我才驚覺,身處在數位年代的我,都對這種細膩的大規模影像感到驚嘆,更何況是身處在「古時候」視覺媒介相對貧乏的人們。

Sedan Panorama. 圖/Berlin um 1900

過去的全景畫,基本上是構築在一間圓筒狀的建築當中。觀眾必須透過走道或階梯,達到這個建築的中心點,以圓心的位置去觀察環形的全景畫。虛擬藝術(Virtual Art)第三章中曾提到:

「觀眾經由一條通往觀賞平台的黑暗通道進入全景畫空間,在那裡,觀眾被日光,以及畫家運用繪畫所描繪出的光而構成的輝煌影像所包圍。由於缺少外部客體與繪畫之間的對比,觀看者的視線完全被全景畫所征服。」2

這黑暗的通道不禁讓人聯想,這似乎是一種儀式般的準備過程,要讓觀眾先在暗處先把瞳孔撐開,把感官放大到極限,進入到全景畫空間當中,才會產生對繪畫的一種如夢似幻的感受。而 Panorama Mesdag 更在觀眾所在的圓形平台,以及全景畫之間加入實體物件,如:沙灘、枯木、漁網、船錨等。企圖加深觀眾對於場景的沈浸感受與將幻覺極大化。

Panorama National at the Rue de Berri. 圖/art history unstuffed.com

 

藝術上的視覺魔法,全靠幾何數學的幫忙

格勞(Oliver Grau)將全景畫視為虛擬藝術的前身,不過全景畫相較於當代的先進虛擬實境技術,終究有其限制(廢話)。這類的作品,需要觀眾位在一個圓心當中進行欣賞,一旦超出圓心,觀眾相當有可能就遠離被創作者設定好的透視系統,此外,若是觀眾與畫布過於接近,幻象也會看起來也會有被揭穿的感覺。3

若以製作技法來看,全景畫是依據精確的透視法則,以觀眾的視點為核心進行設計,用當時先進的繪製技法,將連續影像以多種視角,配合消失點進行繪製。若與虛擬實境相較則可以發現,同樣是營造身歷其境的幻覺感受,電腦會不斷根據觀眾的位置運算新的 3D 效果透視影像,也就是配合觀眾即時切換視角,以一種「虛擬」的移動,進行空間探索。這都要歸功於電腦運算運算速度的提昇,電腦圖學的進步,當然還有硬體價格的親民化。(下面 Eglise St Victor, Nages 模型建議與 Google CardBorad 一併服用,效果更佳)

透視法是畫家為了如實描繪景色,運用幾何、數學計算所開發出來的一種「在平面表示三度空間的方法」。顯而易見的,透視法與笛卡兒座標系以及數學運算,是電腦圖學中不可或缺的重要元素。4而當代顯學 3D 動畫又是各種視覺媒體的重點元素,由此,我們便可得知,透視法對於幻覺的營造,功不可沒。

想投影出鬼怪?先來量身打造投影角度吧

由此我們再來談談這幾年一種熱門的創作形式:Projection Mapping(或稱光雕、對位投影、Video Mapping)5。Projection Mapping 可視為一種虛實整合的展現手法,強化了創作者對實體空間想像力,目前正廣泛應用於藝術領域與廣告商用領域,但像這種虛實整合的視覺作品,並不是最近才有的全新藝術形式,例如早期在 1969 年的迪士尼公園(Disney parks)鬼屋當中使用投影效果的幽靈頭顱與半身像,透過真人預錄的影片,技巧性地運用投影技術,將影像投射到水晶球與半身人像中,讓幽靈奇蹟似的來到了真實世界 。

Five singing busts, the ‘Grim Grinning Ghosts‘, singing the theme song of the ride. 圖/disneytouristblog

Projection Mapping 作品的影像製作與呈現,必須針對觀眾的視角進行設計,一般而言,若觀眾沒有在作品設計者所指定的位置觀看作品,完整的影像幻覺便會消失。我們可以從波蘭籍視覺設計師 Marcin Ignac 針對 Projection Mapping 的分析6,得知進行投影時運用透視法進行影像配置的原理 。

如圖 a,投影機投射方向垂直於投影面,無論觀眾怎樣觀看,影像將不會因為投影表面而產生扭曲。但是當投影機之投射角度,並沒有與投影平面垂直時,就會產生投影變形效應(Keystone Effect),如圖 b。因此,若要讓圖 b 的投影效果與圖 a 相同,就必須針對影像進行變形,以抵銷因為投影角度產生的圖形扭曲,如圖 c。

2D to 3D a.b.c 圖/MARCIN IGNAC

要進行影像變形,多半由專業的 Projection Mapping 軟體進行影像整合與配置,如 MadMapper、vvvv、Resolume Arena 等等,種類非常繁多,但原則上使用模式大同小異。

為了進行對為投影使用軟體進行影像校正(扭曲),無非就是要針對觀眾視角,重新呈現較為正確的透視感,以便產生幻覺,達到觀者的娛樂效果。下面這邊是一段教學,它介紹了如何使用 3D 軟體 Cinema 4D 進行造型製作與動態,並產出影片,接著再由 Adobe AfterEffect 進行色調與光影後製,最後再使用 Resolume Arena 軟體將影像投影到現場實體模型之上。這製作的過程,詳盡說明了 Projection Mapping 製作方式,值得一看。

經典作品背後,原理一脈相傳

本文最末,我們再來談談一個經典作品:Bot & Dolly 工作室的 “Box”78。“Box” 贏得 SIGGRAPH 2014 Best In Show,是一件運用軟體預先模擬,並以精準的機器人動作,配合精緻動畫現場投影,所整合完成一鏡到底(鏡頭應有剪接,但攝影機位置透過機器人保持一定路徑)的對位投影作品。“Box” 以舞台魔術為基本概念,配合黑色電影風格,以陰影圖形、歐普藝術、幾何圖形、錯視、構成等數種設計元素,製作了足以讓人沈浸其中的幻覺藝術 。“Box” 作品最令人驚嘆的就是那種現場營造出來的空間感,那種具備深度的立體幻象,是透過精密的計算,透過機器人、攝影機與投影機所完成的,技術層面高超,這亦充分說明了透視法對立體視覺的重要性。

從古到今,透視法一直是營造立體視覺呈現的關鍵法則。新舊媒體其實背後有一條共同的軸線在貫串彼此,新舊其實並沒有優劣、取代的問題,反而是一種相輔相成,交互拉抬一同進化的共生模式。

本文轉自 nmlab《新舊媒體的幻覺營造:透視法》


參考資料

  1. 詳見:Panorama Mesdag Den Haag Holland
  2. Grau, O. (2003). The Panorama of the Battle of Sedan: Obedience through Presence Virtual Art: from illusion to immersion (pp. 97): MIT press.
  3. 劉京璇. (2012). 虛擬實境藝術的繪畫視覺性. 臺北藝術大學.(pp. 83) (2012年)
  4. 電腦圖學相關入門基礎可參閱:非關語言: 電腦圖學入門 
  5. Projection Mapping相關資訊可參閱:Projection Mapping Centra
  6. Marcin Ignac, polish artist / programmer / designer
  7. BOX DEMO
  8. 關於 “Box” 亦可參閱 Bot & Dolly 機械手臂 ( 拍攝科技 & 視覺 VJ )

「空虛寂寞覺得冷會傳染嗎?」「為什麼人看到可愛的東西就想捏?」「為什麼蚊子喜歡叮穿深色衣服的人?」

科學從不只是冷冰冰的文字,而是存在世界各個角落熱騰騰的知識!不論是天馬行空的想像或日常生活的疑問,都可能從科學的角度來解釋。

本月的泛科選書 《不腦殘科學2》是泛科學作者編輯團隊嘔心瀝血的超級鉅獻!不只能滿足大人與小孩的好奇心,更將拓展你的視野,帶領大家發現一個嶄新的世界!

泛科限時優惠79折(含運),現在就帶一本回家

關於作者

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia