皮影戲的數字化生成及創新價值體現

張蔚

(杭州師范大學藝術教育研究院， 浙江，杭州 311121)

0 引言

非物質文化遺產數字化就是將非物質文化遺產通過數字采集、數字處理、數字存儲、數字展示以及數字傳播等技術手段再現，將非物質文化遺產轉換、復原成數字形態并加以保存[1]。皮影作為非物質文化遺產的代表和中國傳統民俗藝術之一，也生成了一些優秀的作品主要體現在動畫和視頻方面[2]。在國內，皮影的數字化在皮影的動畫制作上初見成效，國內已經出現了皮影戲二維動畫片的制作以及皮影戲三維動畫制作的相關技術和論證，運用三維計算機圖形技術展示中國傳統文化中所蘊含意境的動畫短片。在國外，作為數字媒體發展較早的地域，歐美等國的數字娛樂中經常會使用皮影元素。隨著技術的發展，皮影種類也將會不斷拓展，不再僅僅局限于動畫視頻領域，交互方面是深具潛力和發展勢頭的技術手段，相信之后隨著交互的加入，皮影藝術將會給觀眾帶來更多的參與感和更多的樂趣，這也是皮影戲創新所面臨的技術難點。

1 皮影戲數字化呈現的技術特點

數字媒體技術是當今形勢下皮影保護的新機遇，尤其是數字建模、數字動畫、人機交互技術的介入給皮影的創新和傳播提供了更多的工具和載體。數字化時代下，皮影戲從手工制作到數字化制作的轉變可以為人們提供更好的視覺藝術畫面，這種借助數字化媒介的虛擬設計方式為皮影的形象造型、舞臺布景設計和數字媒體傳播提供了新的思路，使得創作者沒有耗材成本和技術失誤的顧慮，制作效果也會更具獨特性。同時，數字化、交互式皮影的沉浸、交互功能可以使觀眾更為徹底地體驗到皮影的藝術魅力。皮影戲數字化呈現包括以下幾種方式。

1.1 數字化方式記錄

用虛擬技術模擬牛皮、色彩等皮影需要的元素，可以記錄下皮影制作的各個步驟以及制作中皮影的形態。虛擬的皮影不會受到光和溫度的影響，可以實現皮影的永久保存。皮影戲在表演時，主要記錄的不僅是白布上翻滾的皮影，還有其背后表演藝術家的控制手法以及音樂配合，用數字技術構建出皮影表演時的虛擬舞臺、表演方式以及舞臺背后表演藝術家的虛擬形態，將其一舉一動都用數字化的方式記錄[3]。

1.2 數字皮影動畫制作

皮影戲和動畫在制作過程和表現形式方面有很多相似之處，兩者都是由角色、音樂、光影組成的視覺藝術。在皮影模型的處理方面，設計師可以利用三維動畫軟件對皮影進行數字化處理，將皮影人物進行建模復刻，再掃描皮影自身的紋理質感，并將其映射到三維模型上，這種將皮影設計成數字立體圖像的方式，使觀眾可以更為充分、自由地對皮影模型進行全方位的觀看[4]。

1.3 數字皮影游戲設計

游戲是現代大眾所熱愛的娛樂形式，同時作為一種國際文化傳播的媒介，可以給人帶來足夠的新鮮和創新感，但皮影戲風格的游戲卻十分罕見。在數字媒體技術的支持下，人們可以利用手機、電腦屏幕來替代傳統皮影戲所需要的表演幕布，玩家可以按照自己的想法構思皮影結構與圖案，并對舞臺、燈光和音樂進行數字化預設，最終完成個人的皮影產品設計。

1.4 數字皮影交互式開發

皮影數字化的動作整理可以為交互式皮影的實現提供技術支持，通過對動作進行預設，利用人機交互技術，創建交互式數字皮影系統，受眾最終實現運用人機交互設備，來進行皮影的體感操控。快速發展的虛擬現實技術使人機交互的相關設備也隨之更新迭代。

2 皮影戲電腦數字化生成的創新體現

2.1 皮影光影平面造型的動畫制作

皮影藝術造型平面化、卡通化、抽象個性化。皮影藝術造型質樸單純卻富于表現性。整體上線條優美、有力生動，韻味十足。這種平面性可運用到數字化媒體藝術的設計中并為之確立與眾不同的藝術風格。其中電腦數字圖像素材的優化處理[5]包括以下幾方面。

1) 色彩的優化與外觀的正畸

皮影的實物從色彩上看比較簡潔明快，著色渾厚沉著，麗而不艷，通體透剔，使人賞心悅目。而所收集的數字化素材，由于受到采集設備限制，如天氣、光線和采集人自身等各方面因素的影響，與實物色澤要相差甚遠，因此需要通過高精度的潤色、調光和銳化處理，同時，每次擺放的角度、位置不同，也會使得采集到的圖像發生畸變，譬如頭大身子小或者比例失調等問題。這些預處理可用Photoshop來合并完成。

2) 影人的拆分

在現實中，影人的身體各部分都是活動的，靠連接點串接在一起，表演的時候，表演者拉動影人的身體各部分來完成各種諸如舞蹈、走路、打斗等不同類型動作。而采集到的數字化皮影圖像則是一張單圖層的照片，所有關節都是“死”的，所以需要對影人進行“肢解”，將其的頭部、軀干和四肢分離開來，分別放在不同的圖層中，保存起來待用，后期就可以從圖庫中直接取出素材制作數字皮影動畫片。這部分工作通過Photoshop的圖像摳取、剪切和粘貼來完成，完成后，針對缺失的關節部分進行補繪，將關節做成和實物一模一樣的圓形，如圖1的過程所示，以便于后期做轉動之類的動作。

圖1 影人的拆分示意圖

基于皮影戲預演快速生成二維動畫的方法如圖2所示。在皮影戲演員進行預演時就能同步生成二維動畫，可做出真實的皮影動畫效果，操作更快速、流程化、簡潔，做出真實的皮影動畫效果替換素材更方便，解決現有技術中皮影戲動畫制作流程較慢，復用性差的技術問題。

圖2 皮影戲二維動畫生成步驟

所用軟件技術包括：二維矢量動畫制作軟件Moho，后期合成軟件After Effect，Premiere Pro。制作原理是基于皮影戲的表演技法提出的，如圖3所示。在電腦上，利用快捷的技術手段的同時也保留了二維動畫的手繪風格。通過借鑒皮影戲的技術，動畫角色不是由一張一張的繪畫圖案構成，而是分為不同的部分，頭、手腳、身體等都作為一個構件來分別完成，并且由骨架來連接和控制。把這些構成部分都存儲在電腦中。當情景需要的時候，通過一定的技術手段來隨時提取，并且在骨架的控制之下，做出像皮影一樣的連續動作。這就是典型的把二維動畫技術和皮影戲的元素結合在一起的做法[6]。

圖3 新二維技術原理示意圖

Moho軟件最顯著的一點就是其帶有骨架功能，可將由Photoshop處理好的各部分素材導入，也可直接用繪圖工具繪制角色各部分的矢量圖形，然后利用骨架功能(見圖4)，將這些分層的部分連接起來，形成一個整體，即如皮影股，由骨架隨意控制各部分肢體的動作。非常符合此二維技術原理的要求。After Effect主要用于動畫的后期合成和特效的實現，特效插件豐富，能做出光影等效果，為動畫增色。Premiere剪輯的專業軟件，用于最后的剪輯、配音合成。

圖4 Moho的骨架生成

2.2 虛實相融的“沉浸”交互的電腦實現

數字建模、虛實相融和人機交互等技術為皮影的創新和發展帶來了機遇。虛擬設備可以把不同地域的觀眾帶入沉浸劇場空間，也可以把不同地域、國別和時代的演員匯集在一起。虛擬現實技術中皮影戲模擬仿真制作的關鍵點[7]如表1所示。

虛擬現實技術中皮影戲模擬仿真制作中的關鍵點表

這種借助數字化媒介的虛擬設計方式能為皮影藝術的形象造型、舞臺布景設計和數字媒體傳播提供新思路。

皮影數字化的分屏交互和多終端數字皮影交互系統如圖5所示。

如圖5所示，硬件子系統的主控設備由一臺電腦控制，組網設備由一臺路由器擔任，各種分控設備根據此路由器的驅動，可連接至路由器之上，完成實時表演的需求。分控設備由手機或平板終端擔任，目前主流的手機與平板系統有Android和iOS兩種，所以在軟件的設計過程中，不僅要考慮到屏幕的分辨率、大小，還要考慮不同的系統所帶來的差異性因素。投影設備由投影儀擔任，并由高清視頻輸出線與電腦連接，投影儀可以將電腦上的視頻信號，投影到更大的熒幕之上，從而達到比較好的表演效果。而實時表演時，電腦可以和投影儀進行連接，也可與任意的高清輸出設備進行連接，各部分的組件可以根據需求，靈活的增加減少和替換[8]。系統軟件的部分功能如圖6所示。

(a) 前后端硬件結構圖

圖6 系統部分功能示意圖

新型技術的發展給傳統文化和藝術形式帶來更多的可能性，先進的人機交互技術可以彌補傳統皮影藝術相對老舊的技術缺陷，兩者間的合作必將極大推動皮影藝術的傳承、保護和創新。虛實交融技術對皮影的數字化發展有著極為重要的作用。將皮影的模型、動作轉換為數據信息，通過交互設備進行驅動，使人們實現通過增強現實對皮影進行操控和表演體驗。

如圖7所示的系統架構圖，系統的開發層主要是基于Vuforia SDK開發組件以及Unity3D軟件平臺。其中Vuforia SDK主要實現增強現實功能，通過獲取目標信息，把目標信息以及虛擬信息加載到數據庫，當系統運行時，Image Target進行目標的識別與匹配，從而獲取相應的數據。Unity3D平臺能夠實現系統主體功能的開發，包括界面開發和視聽功能的實現。在進行系統開發時將識別場景與其他功能場景進行分離，通過Application. Load參數來加載不同的場景，如圖8所示。系統的顯示層是指用戶可以直接接觸和使用的界面和功能，例如每個跳轉的界面、增強現實信息的識別與顯示功能、聲畫的播放功能以及交互功能等。系統的運行層表示最終系統可以運行于移動平臺或者穿戴設備[9]。

圖7 增強現實的皮影戲系統框架

圖8 三維皮影戲制作效果

在系統的開發中，使用了高通Vuforia SDK組件。Vuforia采用了基于自然特征點標記的方法，對攝像頭采集到的識別圖進行處理，包括灰度化、色階計算、錨點記錄以及降噪平滑等，以此來提高圖片的辨別度和識別程度。將處理后的識別圖上傳到高通數據庫中，系統會選取關鍵點并對其進行記錄與描述。在開發的過程中將每一張識別圖與一個三維模型相對應，當系統掃描到某張識別圖時，數據庫便會調用與之對應的三維模型作為增強信息出現。

將制作完成的三維皮影戲、三維人物形象以及皮影標識圖導入Unity3D中，通過設置AR Camera和ImageTarget實現增強現實效果。設置ImageTarget參數把三維模型與識別圖進行關系的對應，將三維皮影戲與穆桂英的皮影識別圖綁定，將三維關羽人物模型與關羽識別圖綁定，將三維哪吒人物模型與哪吒識別圖綁定。

圖9 Unity3D的增強現實功能實現

圖10 “AR皮影戲”及“AR趣味皮影”增強現實效果圖

4 結語

數字化時代，利用最新的科技手段改變原有傳統皮影戲缺乏縱深表演空間、交互性不足的局限性和傳播形式單一、受眾面窄的傳播方式，利用電腦數字化技術，提高數字化傳播效率和演出的藝術效果， 打破皮影戲作為傳統藝術的沉重，而給它賦予大量現代的流行元素。在皮影動畫中應用電影中各種長鏡、短鏡以及蒙太奇手法，可以運用皮影戲的方法來演繹現代故事。最重要的是，可以通過網絡技術，讓皮影戲(不僅僅是皮影本身)在世界各地流傳，培養更多的皮影傳承人和受眾群體，提升傳統文化的影響力和推動現代化發展方面具有極重要的意義和發展前景。