CAVE投影系統在藝術展覽中的應用

摘要：在經濟與科技飛速發展的今天，虛擬現實技術逐漸進入人們的視野，并且所使用的范圍也逐漸廣泛。在展覽中傳統的靜物陳列、圖文闡述的展示方式已經無法滿足展示的復雜需求，新興的多媒體投影技術被廣泛地應用到展示設計，推動著展示設計向著虛擬化、場景化、情節化的方向發展。本文對CAVE投影系統進行研究探討，分析其整體系統組成和特點優勢，并且探討CAVE投影系統對現代博物館展示設計的影響。

關鍵詞：CAVE投影系統;沉浸式體驗;應用

一、CAVE投影研究

（一）CAVE投影的概念與原理

CAVE投影系統也叫洞穴投影系統，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，可以融合視覺、觸覺、聲音等，并且可以跟蹤頭部的6個自由度的運動。洞穴沉浸式虛擬展示系統原理復雜，它是以計算機圖形學為基礎，把高分辨率的立體投影顯示技術、多通道視景同步技術、視角動態跟蹤及捕捉技術、音響技術等結合，這樣就產生了一個由多人三維投影圖片包圍的身臨其境的虛擬環境。

當現實世界搭建供體驗者體驗的真實環境需要耗費大量的人力、物力、財力時，人們通常會考慮使用虛擬仿真技術來達到體驗的目的。虛擬仿真帶來的體驗感越真實，越能夠有效幫助體驗者積累正確的經驗和塑造符合現實的心理狀況。雖傳統的單投影面虛擬仿真已經利用3D技術提升的真實感，但其效果還遠遠跟不上CAVE洞穴虛擬仿真。

CAVE系統是一種基于多通道視圖同步技術和立體顯示技術的房間式投影視覺協同環境，分成四個投影平面（三個墻面和一個地板）、五個投影平面和全封閉式的六個投影平面三類虛擬現實全沉浸效果。因為投影面積可以覆蓋用戶的所有視野，沒有任何視覺盲點，用戶完全被三維投影圖像包圍，具有震撼感和身臨其境的感覺。

（二）CAVE投影的特點

（1）畫面完整。沉浸式投影采用多個投影儀投射圖像，投影融合軟件使投影圖像更加完整、尺寸更大，并帶來更強的視覺沖擊。

（2）高分辨率。多臺投影機各自負責投射不同部分的畫面內容，分辨率與畫面的大小沒有關系，所以畫質還是很清晰。

（3）沉浸式互動體驗。三百六十度體驗優質畫面和音效給觀眾帶來的身臨其境。

（4）多通道技術沉浸感。擬現實渲染技術，實現圖像的無縫拼接和集成，展現沉浸式的三維沉浸感。

（三）CAVE投影的應用

CAVE投影因其視覺效果而令人嘆為觀止，廣泛應用與對空間感和視覺效果要求較高的領域應用于科技館、博物館、多媒體展廳、建筑展示、室內裝飾、設備結構研究、模擬培訓、科研、餐飲、KTV等對城市規劃的展示;交互設計虛擬仿真實驗室解決方案：虛擬訓練、設備狀態可視化等;軍工國防武器裝備人機環境虛擬仿真實驗室解決方案：武器裝備人機環境系統工程研究以及軍事心理學應用，軍事訓練、軍事教育、作戰指揮、武器研制與開發等;用戶體驗與可用性研究虛擬仿真實驗室方案：游戲體驗、體驗類運動項目、影視類娛樂、多人參與的娛樂項目;虛擬購物消費行為研究實驗室方案;安全人機與不安全行為虛擬仿真實驗室方案;駕駛行為虛擬仿真實驗室方案;人因工程與作業研究虛擬仿真實驗室方案;可以說，CAVE是一種全新的、先進的、完全沉浸式的體驗，可以應用于任何有沉浸式需求的專業領域。

二、科技與藝術的完美融合

（一）光之博物館

巴黎，作為世界時尚之都，城市的每個角落似乎都可以看到博物館、劇院、花園、噴泉和雕塑，而藝術之都的美譽在巴黎首座數位藝術博物館“光之博物館”中得到印證。博物館的前身是一座19世紀建造的鑄鐵車間，2018年藝術家們來到了巴黎十一區，將這個制造廠翻新，并且保留了它原來的煙囪、冷卻水池、干燥塔等結構。改建成了空曠的互動沉浸式展覽館。展館約有三千平方米的表面積，幻化成了三百六十度無死角的宏大圖像。

2018年4月13日開館的“光之博物館”包含一系列展覽，一共使用一百二十臺投影設備和一套音響設備。博物館每年都會有新的主題，而作為首秀，他們選擇了古斯塔夫·克里姆特代表作《吻》和其徒弟埃貢·席勒的作品。展覽分為兩個展區，其中一個區域會有兩個數碼投影在無限的循環，第一個投影時間長達30分鐘，投射的都是古斯塔夫·克里姆特和埃貢·席勒的作品。借助于藝術和音樂沉浸式體驗技巧，從地面到天花板，投影面積達到3300平方米，墻壁高達10米！

另一個區域以新生代藝術家為主，展現一場全新的現代化展覽，在同一個空間中，這種新與舊，古老與創新的藝術形式彼此交融匯聚，給觀眾帶來全新的觀感體驗。Ouchhh團隊建構了一個AI系統，物理學、時空、光線、理論，AI系統從這些體系中學習并轉譯成各種酷炫的圖像。詩意的AI圖案設計被無限投射在藝術場館的墻壁、天花板和地板上，星星點點、毫無章法地在表面大規模爆炸、旋轉、疾馳。這些數不清的圖案原是兩千萬行的文本經由AI翻譯處理而成。136臺投影儀共同作業，帶領觀眾走入一段夢幻閃耀的旅程。

而這樣的光之博物館藝術盛宴是古典繪畫和現代CAVE投影科技的結合，可以稱得上是真正的沉浸式體驗。

（二）中國人民革命軍事博物館

中國唯一的綜合性軍事歷史博物館——中國人民革命軍事博物館，采用明基工程投影機為中國人民革命軍事博物館創造現代化展示方式，將視頻等多媒體形式與靜態展品或場景結合，生動呈現豐富資料、創造逼真主題景觀，呈現出波瀾壯闊的歷史畫卷;讓觀眾真切感受歷史，眼見為實，沉浸于歷史之中，獲得更深刻的體會。

在“技術創新與博物館發展高峰論壇”，同樣提及文博領域數字化的重要性，故宮博物院、秦始皇帝陵博物院、敦煌研究院等博物館都應該重塑自己以適應新時代并跟上數字世界節奏。富有社會教育責任的博物館，為了順應數字時代潮流，數字化歷程是必經之路。博物館透過多媒體綜合傳播先天優勢，讓文物不再只是靜態展示，更加活靈活現地“活起來”，調動觀眾多種感官接收信息，更有趣有效率地傳播知識素材。

三、CAVE投影在展示設計中的影響

用“光之博物館”的總監bruno monmer的話來講，建造這樣一個藝術中心的目的就是實現區域合并：“那就是數字科技在21世紀的展覽中變得如此重要的原因，它可以用來實現創意，在傳播方面已經變得越來越重要，它還能夠在不同的區域之間建立聯系，為藝術作品增添活力，增強人們對藝術的情緒感知，盡可能地接觸最多的客戶?！?/p>

對信息傳遞的影響。CAVE投影技術在博物館中的應用，使信息傳遞的方式更加多樣化。它不同于傳統的靜態平面展示，信息以動態的、輔助適當的文字、音樂、圖片等方式傳播，讓展覽信息內容更有層次感。方便觀眾在短暫的觀展時間內快速接收信息，更全面的解讀。展覽更有效，因為同一場景上的投影可以快速改變展覽的不同內容。

對展覽館空間的影響。因為投影設備在投影過程中需要一個承載物，所以，在對展覽館規劃設計時需要考慮投影需要在一個昏暗或者相對封閉的環境，避開例如靠經門、窗戶等光線較多的位置。

對展覽成本的影響。雖然展覽給人帶來的視覺沖擊體驗很好，但是投影所需要的設備成本、人工成本、制作成本都很高。但是由于它可以在同一場景更換不同的展示內容的特性，比傳統固定不可更換的展示方式成本相對低。投影技術以其創新性強、對觀眾吸引力大等優點，在展示設計中的應用將越來越廣泛。

對技術團隊的過度依賴。面對新的技術，許多設計還只能做到固定展示模式的套用，CAVE投影系統在展示設計中主要依靠設備租賃以及專業的技術制作公司或團隊，這也會導致對技術的過度依賴，設計創意被捆綁。要將技術更好地運用到展覽中，應該以展覽內容為主體的基礎上進行展示技術的創新，注重內容和形式的統一，重新激發展示內容新的生命活力，不可一味地技術堆砌展示，本末倒置。

CAVE投影對藝術展覽設計的應用方面是突破性的發展。在藝術展覽的應用上，仍有廣闊的市場和發展前景，并將向現代技術與展覽藝術更加完美地結合發展。

作者簡介：閆凱麗，女，漢族，碩士在讀，研究方向：視覺傳達、媒介傳播、圖案研究。