0

0
0

文字

分享

0
0
0

虛擬實境的秘密,全藏在達文西時代的「透視法」裡?

活躍星系核_96
・2017/08/06 ・3439字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 549 ・八年級
  • 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)

https://skfb.ly/68CHF

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”8。“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 )

本文為泛科學院「用科普寫作打造個人品牌」學員作品,如果你也想展現自己的專業素養,將知識用大家聽得動、有興趣的方式傳達出去,歡迎一起來跟泛科學總編輯學。報名請洽 #泛科學院


數感宇宙探索課程,現正募資中!

文章難易度
活躍星系核_96
755 篇文章 ・ 90 位粉絲
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


0

0
0

文字

分享

0
0
0

控制進食時間與熱量,小鼠可以更長命?

台灣科技媒體中心_96
・2022/05/22 ・2156字 ・閱讀時間約 4 分鐘

目前越來越多動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

圖/envato elements

控制吃飯時間,可以延長壽命?

美國德克薩斯大學西南醫學中心的小彼得.奧唐納腦研究所 (Peter O’donnell Jr. Brain Institute) 研究團隊,今(2022)年 5 月 5 日在國際期刊《科學》(Science)公開研究論文,使用小鼠為實驗對象,研究進食熱量與進食時間,與小鼠壽命之間的關係。

團隊先讓小鼠自由的取食飼料 6 週後,再分成 5 個不同組別,分別是:

  1. 只能在日間每隔 90 分鐘進食、
  2. 只能在晚間每隔 90 分鐘進食、
  3. 只能在日間開始兩小時內進食、
  4. 只能在晚間開始兩小時內進食、
  5. 全天內每隔 160 分鐘允許進食。

這 5 組小鼠被限制攝取的熱量相同,實驗過後,再和完全自由取食且沒有限制熱量攝取的小鼠比較。

研究結果顯示,與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長,其中第 2.4 組(只能在晚間每隔 90 分鐘進食,以及只能在晚間開始兩小時內進食)延長壽命的效果最好,平均可延長 35% 壽命;而只能在日間進食的兩組小鼠,平均可延長20%壽命。

與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長。示意圖/envato elements

研究也觀察到其它有趣結論:

  • 隨著年齡增長,五組小鼠的體重,都比自由進食的小鼠更輕,且在非主要活動的時間(白天)進食的小鼠,白天的活動變多了。
  • 在完全自由取食的小鼠肝臟中,原本與老化相關的基因表現隨年齡增長而改變,有些基因表現降低,有些增加,且基因表現的晝夜節律性也隨老化而降低。但在只能晚間進食的兩組小鼠身上,這些因老化而造成的改變較少。

作者根據研究結果指出,僅僅限制熱量攝取而不在特定時間禁食,可以延長小鼠的壽命,禁食可以對延長壽命效果有加分的作用,而不是主要造成效果的原因。

研究凸顯了「晝夜節律」的重要性

國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授 許翺麟 表示,目前越來越多,動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

特定時段禁食,有可能比限制總熱量更能延緩老化。圖/envato elements

過去研究飲食中,熱量限制對老化與壽命的影響時,常常無法分辨原因到底是因為「總卡路里攝取較少」還是「固定且有規律的長時間禁食」。最近幾年,科學家開始針對此一問題進行更深入的研究。

去年一項使用小鼠的研究顯示,限制飲食的熱量可延緩老化的效果,可能大部分來自於長時間且有規律的禁食[1]。此外,另一項在果蠅的研究中也指出,不但是要有規律的禁食,何時禁食也同樣重要。最有效延緩老化的方式,要與動物本身的生理時鐘配合,在本來就比較少進食的時候進行禁食[2]

  • 編註:小鼠是夜行性動物,上述文字中的「日間」指的是白天光線照射,對小鼠而言是休息和睡眠的時段,「晚間」沒有光照,才是小鼠活動和主要進食的時段。

這次的研究中更進一步證實,單純只是限制總熱量攝取,只能提供很少的延長壽命效果,反而熱量限制並配合生理時鐘進行間歇性禁食的效果最好。小鼠是夜行性動物,日間禁食對延長壽命的效果,遠比夜間禁食的效果更加顯著,至於每日禁食 12 小時或 22 小時則差異不大。此外本研究也顯示,調控生理時鐘的基因在調控老化上的重要性。

配合生理時鐘進食很重要。圖/envato elements

人類比照辦理也會有用嗎?

許翺麟教授 說明,本研究最大的限制來自於其僅用單一品系、單一性別的小鼠來進行研究。從過去其他研究已知,飲食限制對不同品系與不同性別的動物,效果不盡相同。因此本研究雖然頗具參考價值,但是能否推論到其他品系的小鼠,甚至其他物種與人類,仍有待未來更多研究來支持。

雖說人類遠比實驗動物複雜,會影響老化的因素也不僅止於飲食,然而維持平衡且有規律的飲食習慣,加上適當的限制進食時間,也許是一種相對可行,且有效促進健康老化的方式。也期待未來更多相關研究,能協助我們進一步釐清這些結果在人類中是否相同。

參考文獻


數感宇宙探索課程,現正募資中!

台灣科技媒體中心_96
8 篇文章 ・ 15 位粉絲
台灣科技媒體中心希望架構一個具跨領域溝通性質的科學新聞平台,提供正確的科學新聞素材與科學新聞專題探討。