生成藝術在沉浸式交互裝置中的應用研究

摘要：本文旨在探究生成藝術在沉浸式交互裝置中應用的可能性，挖掘其中蘊含的藝術魅力。基于新媒體藝術創作的五個階段，探討生成藝術在沉浸式交互裝置中的應用特性，分析研究相關設計案例，發現在沉浸式交互裝置中生成藝術能夠協助設計師實現交互空間的高度沉浸，做到虛擬與現實的無縫轉化，促進沉浸式交互形式的感性化以及非線性的升級。本研究為生成藝術在沉浸式交互裝置設計中應用可能性提出新的設計思路，展望未來通過引入生成藝術進一步拓展這一綜合藝術的發展方向，更好地賦能數字文化生態鏈。

關鍵詞：生成藝術交互設計裝置藝術沉浸式

沉浸式交互裝置是指以體感互動、數字影像、數字游戲等作為交互形式，體驗者在特定環境中充分調動自身感官感受，全身心投入的一種體驗裝置或空間①。運用球幕穹頂、 BOX 環境、環繞式互動投影等展示形式，沉浸式交互裝置致力于打造全景式的展示空間。另一方面，由代碼驅動的生成藝術具有批量生產原創藝術作品的特性，能夠為沉浸式交互裝置提供源源不斷的視覺內容和可交互對象。然而，目前對于生成藝術在沉浸交互裝置中的應用仍處在探索階段，有關生成藝術與媒體技術結合的沉浸式交互裝置方面的研究較為不足。本文旨在通過分析生成藝術的特征及其在沉浸式交互裝置應用的特性，為沉浸式交互裝置與生成藝術的結合形式與未來發展做出進一步展望。

一、生成藝術概述

（一）概念辨析

生成藝術（Generative Art）的概念最早起源于20世紀五六十年代的計算機圖形學，當時工程師逐漸開始在計算機與藝術領域之間探索，早期的生成藝術作品主要以隨機生成簡潔的幾何圖形為主。但其概念一直比較模糊，直到2003年 Philip · Galanter 在 What is Generative Art 中清晰地描述了生成藝術的概念。他將生成藝術界定為：“通過應用計算機程序，或設計一系列自然語言規則、一臺智能機器，或其它發明物，使其產生出一個具有一定自控性的生成過程，計算機能直接或間接地生成一個完整的藝術品。”這個定義強調了生成藝術對計算機的高度依賴性，以及生成過程中被賦予的自主性。

生成藝術還被稱為“算法藝術”“計算機藝術”，屬于算法創作的范疇，然而并非所有由算法生成的作品能夠稱為生成藝術。分形藝術是基于自相似原則和迭代生成原則而創作，具有自相似性、對稱性以及無限性等特點②。分形藝術有多種類型：自然分形、計算機生成的分形、藝術分形三種。其中由于計算機分形藝術的設計過程需要經過計算機多重數學公式計算與幾何圖形變化而生成，才能算作是傳統意義上的生成藝術。雖然生成藝術也是源于數學公式，但是生成藝術所追崇的是設計中的隨機性與無序性，分形藝術的自相似性則是呈現出有序對稱的美。

21世紀后生成藝術迎來轉型與升級，由于生成藝術的技術本質，使其與多領域的科學技術緊密相連并協同發展。人工智能加入生成系統之前，生成藝術更多的是以編程或采集信號的形式呈現。在此之后，設計師熱衷于通過神經網絡對生成系統進行開發與升級。在區塊鏈技術的加持下，生成藝術逐漸轉變為加密藝術的形式③。

在數字技術蓬勃發展的時代，生成藝術作為藝術與數字技術高度結合的設計形式，逐漸運用在了繪畫、影像、音樂、舞美各個設計領域。通過人工智能系統，生成藝術現能夠做到修復文物、創作詩歌、智能繪圖等日常創作。其功能已經超越了現在設計師的能力極限，關于生成系統與生成藝術未來是否真的能代替設計師進行藝術創作引發了人們的深思。

（二）生成藝術特征

1.藝術作品源于人機共創

由于生成算法享有一定的自主權，因此計算機和設計師都是生成藝術的創作者，二者是人機共創的模式。設計師 Kevin Mcclone 認為在生成藝術中設計師需要對創作過程具有宏觀控制能力，而微觀控制交給計算機完成，基于系統化設計的隨機生成才能達到生成藝術的理想形態④。初期的設計中，設計師是藝術代碼編寫者與代碼體系構建者，到后期則需要對代碼生成作品進行選擇與修改。為了優化生成結果，設計師需要對隨機范圍進行不斷地調試，機器會根據每次調試的結果輸出不斷更新的圖片。一方面生成藝術能夠結合數字技術、計算美學等隨機生成創意圖像，不斷解放設計師的設計靈感；另一方面計算機所具有的高效算力能夠不斷生成藝術作品，減輕設計師的設計壓力，從而縮短設計時長，提高設計效率。由此，二者形成了一種合作關系，而設計師需要做的是在生成藝術的協助下完成更多概念化的設計。

2.結果的隨機性與一致性

生成藝術兼具表象的隨機性與內象的一致性特征。通過在代碼中加入隨機函數以及對隨機程度的把控，系統生成的圖形在呈現出隨機性的同時又能保持視覺風格的一致性，從而在顏色、形狀、線條等元素都達到同一視覺水平。隨機性使得設計師在代碼編寫完成后即使對于生成圖像有了大致猜想，但是生成結果仍然存在不可控性，這滿足了視覺體驗過程中的驚喜與期待⑤。而且隨機生成的圖像基于設計師對隨機程度的精密設計，所以并非絕對的隨機生成。例如 Katha- rina Brunner 的系列作品（如圖1）呈現出九種外形、背景等各不相同的圖形，其弧線的變化、旋轉的角度、背景顏色的灰度等都能發現相似之處，視覺上整體畫面呈現出和諧一致的平衡感。在無限生成中產生無法預測的美是生成藝術受設計師與大眾歡迎的一大原因。

3.創作的批量性與原創性

傳統藝術作品的價值在于其原創性，任何復制品的價值都會大大降低，而生成藝術使批量生產獨特的藝術品成為可能。通過計算機的高效輸出，生成藝術通過一套算法在短時間內就可以生成海量的作品，由此實現了藝術作品生產的批量化。但由于過程存在隨機性，每一件作品又都是獨特且唯一的，因此實現了批量性與原創性的統一。然而，與傳統藝術相比，生成藝術的藝術價值是否會因此而降低還存在爭論。

隨著 NFT 技術在互聯網的普及，世界上第一個 NFT 生成藝術項目CryptoPunks一經發出就引發一場數字市場熱潮。設計師通過編寫代碼腳本并規定生成作品的參數，使作品具有不可篡改以及唯一特性，同時用戶可以通過平臺購買生成藝術商品⑥。由此為生成藝術作品賦予一定價值，讓生成藝術家的作品擁有更大發揮價值的空間。

二、生成藝術在沉浸式交互裝置的應用特性

新媒體藝術學者 Roy Ascott 將數字媒體藝術的創作分為連結、融入、互動、轉化與出現五個階段⑦。與傳統的數字藝術相比，結合了生成藝術的沉浸式交互裝置在這五個階段的基礎上加入了批量性和隨機性，使得交互體驗達到高互動性的同時滿足了交互過程的視覺體驗與驚喜需求，這促使更多趣味性的交互方式成為現實。由此可見，未來結合生成藝術將是沉浸式交互裝置發展的重要趨勢，以下通過數字媒體創作的五個階段研究與分析生成藝術在沉浸式交互裝置中的應用特性。

（一）連結與融入：空間轉變的高效化

沉浸式交互強調人與環境的融合，需要讓體驗者快速進入交互空間并保持沉浸感。通常而言，沉浸式交互裝置需要一個與外界完全隔絕的空間，但這僅僅起到了物理上的隔絕，還需要影像與音樂的加持才可以做到完全沉浸。交互裝置能夠通過傳感器收集自然數據，并通過生成系統進行實時重組與生成，從而更高效地拉近虛擬交互空間與現實世界的距離。生成藝術以數據可視化的手段去解構、重塑現實世界，裝置產生的視覺圖像是超現實的，但對于體驗者來說卻消除了以往裝置與人之間的疏離感。

例如《巴特羅之家：活化建筑》是由 Refik Anadol設計的一場建筑數字投影秀，投射在建筑表面的圖像是根據西班牙城市氣候數據和巴特羅之家的星歷表進行實時采集與生成。與室內的沉浸式交互裝置相比，數字技術的提升打破了裝置物理空間的限制，能夠通過生成系統連接自然空間，打造戶外的沉浸式交互。以現場視聽呈現的形式將裝置藝術由室內轉向室外。如果說先前是由虛擬空間回望現實世界，那后者就是由現實世界轉入虛擬空間，都是以數字技術手段重現數據空間下的現實世界，連結虛擬與現實讓體驗者融入沉浸式空間。

（二）互動與轉化：交互形式的感性化

在互動與轉化階段，沉浸式交互裝置通過視聽元素有效引導體驗者進行操作，在多感官體驗的同時生成系統通過傳感器捕捉并分析體驗者所發出的身體信號，例如面部表情、肢體動作以及語言等，以此作為生成圖像的變量因素，再通過裝置回饋給體驗者。

傳統的沉浸式交互裝置的反饋缺少了人類的特有的感性色彩，生成的圖像更具有未來感與科技感，一般呈現出理性的技術美。當生成系統加入身體信號這一隨機變量，生成作品被賦予了一定的生命活力與感性色彩，產生的反饋更能貼合體驗者當下的心智模型，進而所產生的反饋達到了感性與理性的平衡。沉浸式交互裝置在生成藝術的加持下展現的是對于交互形式的再思考，試圖通過智能機器去探索人潛在的感性層面。更多的設計師致力于在設計中通過生成系統提升交互裝置與體驗者之間的互動，生成系統會根據體驗者的不同，生成具有唯一性的藝術作品，以數字化的手段記錄其交互體驗的過程。體驗者的身份不再僅僅是交互過程的主體，同時也是提供交互數據的客體。通過體驗者行為的轉化，讓體驗者與裝置之間形成無形溝通的橋梁，實現跨時空的交流。

喚醒萬物—百度生成系統沉浸式互動藝術體驗展很好地展示了這一點，設計師應用數字投影技術與體感交互技術作為體驗媒介，以交互式科技與人工智能技術設計體驗空間。設計師賦予生成系統自主設計的能力，從而創造了“設計師”度非。體驗者在展覽中所有行為都能被度非所捕捉，根據他們交互數據創造出一幅只屬于度非與體驗者的作品（圖2）。

（三）出現與深思：交互體驗的多維化

在出現階段，生成藝術改變了傳統交互裝置體驗線性、單向的形式，生成藝術所擁有的隨機性使得裝置能夠產生非線性的、多維的結果，這引發了設計師對于沉浸式交互裝置設計可能性的深思。

非線性體驗具有以下三方面的內容，第一方面指的是交互空間中體驗者行動路線的非線性⑧。傳統的沉浸式交互裝置中，體驗者需要一步步引導才能達到沉浸狀態，所以體驗流線都經過設計師的精密設計。而在生成藝術加持的交互裝置中，設計師突破了既定的體驗線路，全景式的交互空間中體驗者不受限制的交互成為生成系統中的一個隨機變量，從而對交互裝置的生成結果產生蝴蝶效應，極大提高用戶在裝置中的自主參與度。裝置所展現的更多的是以人為中心而進行設計，整體環境空間跟隨體驗者行為進行隨機變化，通過自我引導就能夠進入沉浸狀態。第二方面的非線性是指裝置反饋的非線性，體驗者的交互行為都會影響生成的結果，體驗者能夠以自己的認知改變交互裝置的部分設計，從而生成獨有的交互產物。因此設計師也無法預測裝置最終呈現的形態，在觀看裝置隨機生成過程的同時更能引發體驗者的深思與好奇。第三方面的非線性是指交互時間的非線性，裝置跟隨體驗者的交互一直處于不斷變化中，沉浸時間的長短完全取決于體驗者自己，所以整個沉浸過程脫離了時間的限制。結合三方面的非線性體驗，生成藝術能夠使一件沉浸式交互裝置產生多維度的體驗結果。

例如《TeamLab Planets》是日本新媒體藝術團體teamLab所設計的沉浸式交互空間，場館由四個主體功能不同的巨型藝術空間和兩個數字庭園組成（圖3）。其中主題為錦鯉與人共舞所描繪的空間展現的是無數只錦鯉在光暈上游動的畫面，所有地面影像都是實時生成，在畫面發生變化后也無法呈現之前完全相同的景象，高度模仿了真實世界的水面。體驗者在裝置上的行動軌跡會驚動畫面中的錦鯉，進而改變了錦鯉的運動形態，轉化成隨機生成彩繪光影，這樣仿真的體感交互使體驗者真正置身于體驗空間中。在觀眾與裝置的交互中，與整體空間將人與作品和他人之間的互動相互串聯，共同與交互空間相連接。

三、結語

通過全文可知，生成藝術具有隨機性、一致性、批量性等特點，實踐中生成藝術能夠加快設計效率，輔助設計師去完成設計工作。就沉浸式交互裝置而言，通過算力、5G、人工智能技術的加持，生成藝術在沉浸式交互裝置中的應用符合時代的發展需求。交互體驗在人機共創的模式下不斷提升，藝術與技術在時代的推進下相互滲透，更多新型概念以及數字技術正在進入我們的視野，促使沉浸式交互裝置產出更多新型交互形式，進而與生成藝術一起去探尋更多元、更沉浸的交互體驗。

注釋：

①焦成路.生成藝術理論研究［D］.武漢理工大學，2013.

②吳凡，王教慶.分形藝術圖案的美學特征探析［J］.工業設計，2021（6）：30-31.

③郭碩博.元宇宙與 NFT背景下交互式加密藝術的特征探析［J］.當代美術家，2022（6）：62-69.

④郭開鶴.計算機生成藝術在圖形世界中的意義［J］.美術觀察，2012（12）：124-129.

⑤吳佳航.媒介融合語境下影像裝置中的生成藝術［D］.魯迅美術學院，2021.

⑥李洪晨，馬捷.沉浸理論視角下元宇宙圖書館“人、場、物”重構研究［J］.情報科學，2022，40（1）：10-15.

⑦李政道，馮遠.第三屆藝術與科學國際學術研討會論文集［M］.中國建筑工業出版社，2012：173-179.

⑧尹毅，趙堃雅.數字媒體語境下的沉浸式裝置藝術特征研究［J］.美術大觀，2021（5）：124-126.