触觉交互技术与三维网站构造的能量空间形式

摘 要:本文在分析身体触觉确定空间关系、形状、大小、稳固度以及组织机理各方面重要作用的基础上,描述了各类力/触觉交互技术进入通讯领域,与三维网站技术系统汇聚而构造起的新型网络虚拟空间――能量空间形式。认为当代数字技术正将人类的生命力转化为一种能量信息,经由力/触觉交互技术输入网络空间,从而构造了一个有机体与无机体能量信息汇聚为一体的空间形式。在这样的一个空间形式中,不同的生命个体可以让生命力脱离身体而展开交流、碰撞和感知活动。由此,我们可以意识到,当代各类科学技术汇聚所生成的虚拟空间,有可能为人类创造出一种历史上从未有过的艺术化生存方式。

关键词:媒介;艺术形式;触觉;触觉交互技术;三维网站;能量;空间

中图分类号:J931文献标识码:A

随着国内三网融合时期的日益逼近,电信与广电行业加快了网络传输能力的建设,据有关方面公布的规划,至2012年,我国用户光纤网络的传输能力将达到每户家庭上下行100MB/S,这就意味着目前的网络空间容量将扩大5-10倍,由此,过去因传输通道狭窄而无法在网络上流畅运行的动态三维网页开始复苏,进而导致基于电子触摸屏技术的互联网、手机、电视的终端界面产品以一种令人吃惊的速度涌入了市场。我们注意到,在这样一个技术变革与商业热潮的背后,隐藏着一个正在形成的,以触觉交互技术为导引的动态三维网页空间。这样的一个新型空间构造,将颠覆目前的网络空间观念,为未来的网络传播方式注入前所未有的创造性活力。

一、触觉与触觉交互技术

从生理与心理学的角度研究触觉,我们大致可以将其理解为这样一个过程:外部物理性刺激作用于人的皮肤感觉器官区域,在此区域内将物理能量转化成神经化学能量,然后经由神经通路进入大脑皮层的触觉皮质感受区。皮质感受区这一高级神经中枢对信号进行分析后,随即产生触觉。亚里斯多德把触觉视为人类最重要的感觉,他认为:“如果没有触觉,其它诸感觉不能存在,但在没有任何感觉时,触觉是能独自存在的。”①奥地利学者马赫则断言:“物体的颜色、声音、香气都是顷刻即逝的;但是它的可触方面是常在的核心,不容易消灭,还会残留下来,表现为那些顷刻即逝的特性的载体。因此,就是在我们已经认识到视觉、听觉、嗅觉、触觉根本是一类性质时,习惯也使我们紧紧地坚持着这个核心。” ②德国医师卡鲁斯进一步引申说:“任何一个机体那些感官的发展都从感觉,即从触觉开始。只有机体自身进化完善,才能出现更微妙的听觉和视觉。几乎与此相同,人类的艺术也是从雕塑开始的,人们塑造的东西,必须是成块的、固体的、可触摸的。” ③据此,当代加拿大学者威廉•维斯在讨论电影空间形式时猜测道:“关于我们所见之物视为空间关系、形状、大小、稳固度以及组织机理等方面的数据,都可能来自触觉。” ④换句话说,触觉是人类空间感知的基础。当然,我们在生活中不可能亲自去触摸和体验任何事物,于是,在人类感知体验客观世界的过程中,各类触觉印象沉淀为记忆,由此而形成了心理触觉,这种心理触觉,一方面来自触觉记忆的提取,另一方面则来自当下状态中的感官交互,即外部刺激对一种感官的作用会触发其他感官的联动,这种现象,在心理学上被称为“联觉”。正是由于这种联觉与记忆的混合,我们的身体才有可能体验到一个具有触、视、听、嗅、味觉多重感知的自然空间。需要指出的是,这样的一个自然空间,只有在身体直接感知的范围内,才有可能获得。我们一般将这样的一个身体空间,定义为“在场”空间。然而,人类的历史表明,科学技术在迅速拓展人类交流空间的同时,不可避免地要破坏身体的“在场”空间。20世纪崛起的互联网,一方面标志着身体的“在场”空间正以一种全球性的规模逐渐走向消亡。另一方面,则又昭示着人类试图在超越时空交流状态下恢复“在场”,亦即Life的努力。Life在英文里,除了生活、一生、真实的词义外,还有传导电能的意思。也许,我们能够将其理解为与生命紧密相关的运用电子复制身体感官与智能。计算机技术在运用电子网络将地球凝聚成一个虚拟村庄的同时,正竭力将人类身体分解成信息密码,从而试图“用极其精简的方式来表述主要的问题――在复制媒介的过程中人体是否在场的问题”。⑤正是在这样的意义上,我们将计算机触觉交互技术的出现理解为继网络视觉、听觉之后的身体复制技术扩展。

触觉交互技术源于计算机远程控制装置的出现,主要应用于远程控制机械手臂的运动。随着计算机运算速度和图形技术的提升,各类与之配套的传感器纷纷出现,逐渐形成由计算机软硬件、传感器、机电设备三者合一构成的触觉界面装置。早期的触觉界面装置一般为形状显示或震动刺激,诸如在二维图形界面上产生力反馈的游戏操纵杆、游戏轮、鼠标,在三维图形界面上感知位置的光电指环、手套、笔状探针等设备。1993年,美国麻省理工学院媒体实验室的Salisbury开发出名为Phantan的触觉界面装置,能够实现单点接触力的传递,形成指尖与物体之间的力压觉。⑥加拿大McGill大学的Vincent研究小组则研究出由64个压电传感器与软膜构成的触觉界面装置,指尖与软膜的接触会产生多点蔓延的横向力场。⑦这些触觉界面装置的出现,进一步推动了在航天、军事、机械制造、建筑、医疗、教育、游戏等领域的人机界面技术变革,并且开始进入通讯领域。自2000年起,触觉界面装置与视听觉交互技术汇聚而成的多通道感知界面技术,被大量应用于便携式移动产品中,摩托罗拉、诺基亚等世界级通讯设备公司均竞相研发出多种融触、视、听觉多重交互为一体的终端界面产品。欧洲多媒体实验室的Clarkson设计出能够在通讯中传递手握压力的手机界面,辅之视听通道,以使通话双方能够交流更为丰富细腻的情感。⑧尤其值得注意的是,随着网络传输能力的增强,各大计算机制造商陆续推出具有触摸功能的用户终端显示设备,开始与文字图片构成的二维网站页面连接,进入了手机与互联网领域。这种种迹象似乎表明:人类身体不甘于消失而要求在虚拟空间中恢复“在场”的顽强欲望,正外化为触觉交互技术而试图改变人类与计算机的交互方式。然而,如果说触觉是人类感知空间关系的基本能力,那么,作为这种感知能力延伸的触觉交互技术,将为我们创造一个什么样的网络空间呢?正是基于这样的思考,我们注意到了动态三维网站所构造的空间形式。

二、触觉交互技术与三维网站构造的流体式虚拟空间

技术是人类潜意识欲望的外化形式。触觉交互技术的出现,表征着人类的身体,在超越时空的远距交流中,已经不能满足仅仅由视听觉技术复制的虚拟空间。这样的一个虚拟空间,严重桎梏了身体的自然本性。因为身体的空间感知,源于触觉,没有触觉记忆,我们的眼睛所能看见的只是“在中性背景中显示出来的摇曳不定的片片斑块。” ⑨因此,为了适应身体的自然本性,网络虚拟空间必须具有基于触觉而引发的联觉及其运动性。在我们看来,就目前的网络界面设计技术而言,触觉交互技术与动态三维网站的联接,似乎最有可能创造这样一个虚拟空间。

三维网站至今还是一个难以准确界定的概念。因为目前网络上的三维网站大多为基于VRML(Virtual Reality Modeling Language)程序语言的软件工具所建构,VRML翻译成中文的意思,应该为虚拟现实建模语言,这个语言可以创建虚拟场景、模拟具有动力学特性的物体,也可以描述物体的形状、色彩、材质、光影、运动、摄影机镜头等等。但是,这个软件工具由于包含了上述过于庞大的资料库,无法实现网络上的即时互动,同时,使用者必须下载外挂程序在本机安装后才能进入浏览网站,期间手续复杂,费时耗力,严重阻碍了其在网络上的推广应用。为了强化三维网站的动态性,网络先后出现了Viewpoint、Cult3D、Shockwavedeng一些注重于动态性的三维开发工具,随后世界Web3D组织于2000年制定了Extensible(X3D)的跨平台标准,这样一个标准的制定,使得层出不穷的各类3D软件开发工具逐渐趋向于注重开拓软件的微型、简洁、流畅与可扩展性。由此,三维网站逐渐形成了以下几种空间类型。

第一种类型为影像式虚拟空间。

影像式虚拟空间出现较早,它利用摄影的方式获取现实环境的影像图片,然后运用软件将图片连接,然后贴附在圆筒或球状的三维模型中,围绕着导游精灵或用鼠标光点移动,形成一个仿真的空间,使用户在视觉上产生身临其境之感。这种环幕式的影像空间容易制作,但用户只能在某一固定视点观看而无法在其空间内自由移动。

第二种类型为几何式虚拟空间。

几何式虚拟空间是运用软件制作出各种几何体三维模型,从而搭建一个模拟现实环境的几何式空间。这样的一个空间虽然对现实空间进行了一定程度的几何化抽象,但还能够清晰地辨认出现实环境的主要特征。用户可以通过导游精灵或鼠标光点在模拟空间内行走,与空间内的物体产生特定的交互动作。较之影像式虚拟空间,几何式虚拟空间具有更多的交互和沉浸性。但是,由于其制作工艺复杂,数据量大,在网络上运行较为困难。

第三种类型为流体式虚拟空间。

流体式虚拟空间是基于计算流体力学而生成的一种高度抽象化了的动态三维空间。严格地说,它只能算是一种数学化的空间符号。这样的一个动态三维空间不注重模拟现实环境的特征,而是竭力模拟现实环境中各类物体的运动变化方式,从而引发用户的空间联想。用户可以依托鼠标光点在这样的一个空间内自由流动,形成梦境般的空间幻觉。尤其值得注意的是,流体式虚拟空间的制作软件,具有相当大的开放性,制作者依托这个平台,可以在相对自由的程度上编写程序设计其空间的形状、色彩、材质、声音、运动等构成元素。这也就意味着,流体空间的高度抽象化形式使其具有了高度数学化的可能性。就网络媒介而言,高度数学化意味着数据运动的流畅性,而流畅性所表征的,正是一种力的运动状态。

于是,我们回到了触觉交互技术。

如果说触觉的本质是身体对物理空间中形形式式的力刺激的感知,那么,触觉交互技术所希冀实现的,则是在虚拟空间中对这种力觉的模仿。这也就意味着,目前动态三维网站所构建的虚拟空间,如果与触觉交互装置结合,就必须充满了各类力/触觉运动模型。而且,这种力/触觉运动模型面对用户身体力的扰动,必须做出符合其身体感知的力觉反馈。只有在这样的技术层面上,我们才能说,三维网站在视听觉复制技术的基础上,构造了一个具有触觉与视听觉多重感知的新型空间。就目前的网站技术而言,绝大多数的动态三维网站都不具备一个完整的力/触觉技术系统,只在某些特殊的专业网站上,我们才能找到针对游戏、医疗、装配、绘图等特定功能而设计的力/触觉运动模型。现在的问题是:如何才能使得一个目前仅仅具有视听觉复制技术系统的网站形成具有触觉与视听觉多重感知的空间?换句话说,如果我们构造了这样一个具有多重感知的空间,就将使得网络的虚拟空间具有了更为丰富的物理性实在。需要指出的是,所谓物理性实在,就其本质而言,也仅仅是一个关于力的运动方式描述和模型构建。牛顿的经典力学为我们构建了一个稳定的粒子空间,爱因斯坦的相对论则为我们构建了一个波动的量子空间。这两个空间模型的共同之处在于:他们都致力于描述存在于空间中的力的运动方式。我们注意到,目前的三维网站技术系统,其基本的设计思路,都是构建一个由粒子(像素)运动而生成的稳定空间。在这样的一个虚拟空间中,物体注重于表现它们的几何形状稳定性。这种几何形状的空间稳定性有利于用户视觉和听觉的理解把握,但是显然很难为用户的身体触觉所感知。因为,触觉是一种无形无状的力的碰撞,这种力的碰撞,需要一个能够感知流体―能量的技术系统才能实现,这就意味着,一旦触觉交互技术进入网络,就必然驱动三维网站技术系统发生变革而适应用户身体触觉感知的强烈要求:构建一个能够与身体的力/触觉交互、我们称之为动态能量式的网络空间。这种动态能量式网络空间的设计理念,已经隐现于目前三维网站的流体式虚拟空间构造之中。综析这种流体式虚拟空间的网站技术系统,我们就会发现,其设计理念与技术方法,与几何式虚拟空间网站比较,已经有了本质的区别。

如果我们把计算机的显示屏看做是一个平面空间的话,那么,这个平面空间是由1920条水平线与1080条垂直线交织的网格构成的。计算这个平面上的每一条线的交叉点,我们将获得207.36万个点,通常我们将这207.36万个点称为像素。所谓网站的三维空间,是依托计算机程序对这207.36万个像素的亮度级进行控制,从而形成不同的色彩,配合视觉原理而构造出空间深度与物体。同时,利用整个屏幕像素每秒钟内的刷新速度,亦就是我们通常所说的帧率形成物体运动的视错觉。三维网站的几何体虚拟空间构造方法,是先行运用不同的工具软件制作空间内不同物体的形状、色彩、材质、运动、灯光、摄影镜头、运动方式等元素,形成各自独立的空间元素,然后嵌入这个网格状的像素空间进行组合装配,统一调整光影、色彩与运动方式,使之达到一种和谐状态,进而构建起一个完整的动态三维空间。流体式虚拟空间的构造则完全抛弃了组装式的设计思路,它运用需要自行编写程序语言的工具软件直接控制屏幕网格上的207.36万个像素点的亮度值与区域位置变化,从而直接生成不同的物体形状、色彩、材质、视点和运动方式,进而构造出一个灵动多变的三维空间。不过,这种技术方法由于需要较高的计算精确性和复杂性,目前只能构建高度抽象化的物体,因此,其三维空间也是高度抽象化的流体形象。但是,因其是一个由计算程序直接生成的虚拟空间形式,具有适应在网络上运行的微型、简洁、流畅和可交互特性,从而形成了强烈的动态性。在我们看来,也正是这种强烈的动态性,从而使其与触觉交互技术的结合,有可能构建起一个网络的新型空间形式――生命能量空间。

三、三维网站的流体式虚拟空间构造与能量空间形式

触觉交互技术与三维网站的流体式虚拟空间组合,构成了一个新型的网络空间。就目前的技术可能性而言,这个新型空间一方面可以具备其他类型网站虚拟空间的各种物理属性,比如形状、色彩、材质、运动、视点等等;另一方面,它还可以接受身体的感知信息输入,获得碰撞、震动、软硬、温度、位置等信息。⑩在特定的理论意义上,我们可以认为,这是一个汇聚有机体与无机体信息为一体的虚拟空间。按照梅洛•庞蒂的说法:“点―界结构只有在它前面设置一个能从那里看见它的身体性区域,在它周围设置作为该视觉的对等物的不确定区域,才能告诉我什么是点。众多的点或‘这里’原则上只有通过诸体验的交织才能构成,在体验的交织中,每次只有一个体验成为对象,而且本身就在这个空间的中心形成。总之,我的身体在我看来不但不只是空间的一部分,而且如果我没有身体的话,在我看来也就没有空间。”B11这就是说,在梅洛•庞蒂看来,空间只不过是一种身体的感知。现在的问题是,我们不仅仅是感知,而是将身体的内在之力注入一个由电子运动构成的物理性空间之中并与其融为一体。就理论的意义而言,在这样的一个虚拟空间里,不同个体的生命力与生命力之间、有机生命力与无机自然力之间可以展开实时的交互、碰撞、感知,从而获得一种以身心愉悦为前提的力的交互运动,这种独特的运动与空间,给人类的生存带来了什么?也许,我们可以把这样的一个空间,看作是一种艺术创造的形式。

在我们看来,艺术始终是一种将身体的内在之力外化为各种空间形式的创造活动。音乐、舞蹈、雕塑、绘画、戏剧形式所表征的,正是我们身体的呼吸、感官与肢体的空间运动。在黑格尔看来:“遇到一件艺术作品,我们首先见到的是它直接呈现给我们的东西,然后再追究它的意蕴或内容。前一个因素――即外在的因素――对我们之所以有价值,并非由于它所直接呈现的;我们假定它里面还有一种内在的东西,即一种意蕴,一种灌注生气于外在形状的意蕴。”B12无独有偶的是,中国宋代邓椿在其《画继》亦谓:“画之为用大矣。盈天地之间者万物,悉皆含豪运思,曲尽其态。而所以能曲尽者,一法耳。一者何也,曰传神而已……故画法以气韵生动为第一。”何谓气韵?徐复观对此解释道:“一个人的观念、感情、想象力,必须通过他的气而始能表现于其作品之上。同样地观念,因创作者的气的不同,则由表现所形成的作品的形相(style)亦因之而异。支配气的是观念、感情、想象力,所以在文学艺术中所说的气,实际上是已经装载了观念、感情、想象力的气,否则不可能有创造的功能。但观念、感情、想象力被气载上去,以倾卸于文学艺术所用的媒材的时候,气便成为有力的塑造者。”B13换成现代生物学的术语,气显然可以解释为是一种生命力。当现代技术将这样的一种生命力转化为具有物理意义的能量信息,输入由电子能量信息构造的一个网络空间,从而使得有机体的生命能量与无机体的物理能量交互融汇的时候,我们创造了一个什么样的空间形式?紧接而来的问题是:这是一个电子产品还是一个艺术作品?尤其重要的是,在这样的一个虚拟空间中,由于触觉交互技术导致的生命力输入,不同的生命个体可以在这样的一个虚拟空间中展开力的交互、碰撞和感知活动,这种感知活动已经脱离了身体而转化为一种可控制的能量信息,那么,这种能量信息在网络空间的交流是一种生存方式还是一种幻觉想象?

这个问题直指哲学的基本命题:存在是什么?我们似乎无力回答这样一个深邃的问题。然而,我们能够真切地感受到的是,技术的发展,尤其是计算机网络技术的出现,正在为人类构造一个徘徊在幻觉与现实之间的能量空间形式,这是一个我们目前还很难对其本源性进行判断的新型空间形式。但是,就本文所研究的对象――触觉交互技术与三维网站构造的虚拟空间而言,我们已经可以发现,形形式式的身体感官交互技术进入网络空间,正在构造一个有机与无机能量汇聚为一体的空间形式,这样的一个空间形式也许将创造一种人类历史上从未有过的生存方式――艺术化生存。这样的一种变化,就如著名的法国社会学家博得里亚尔所指出的:“过去的论述是诗意的,使用相互回应的封闭时间来浮现一个联想场景。今天,事物不再互相回应,而是互相联系通达――它们拥有的,不再是独一无二的临在感,而是一种整体的协调性(这还是最佳状况下),来自于它们转化为符码元素的简化过程,及物体间相互关系的推算。循着它们无限的排列组合可能,人便是如此透过事物去进行它的结构性论述。”B14

我们仅仅可以断言的是,科学技术,作为一种源于潜意识的外化形式,始终表征着人类对于改变自己生存方式的渴望。从这样的一个意义上理解,触觉交互技术与三维网站构造的能量交互空间,正是这样一种内心渴望的技术实现。(责任编辑:楚小庆)

① [古希腊]亚里斯多德著,吴寿彭译《灵魂论及其他》,商务印书馆,1999年版,第93页。

② [奥]马赫著,洪谦、唐戎、梁志学译《感觉的分析》,商务印书馆,1997年版,第6页。

③ 转引自[英]E.H.贡布里希著,林夕、李本正、范景中译《艺术与错觉》,湖南科技出版社,2004年版,第11页。

④ [加拿大]威廉•维斯著,胡继华、邓子燕、王小晴译《光和时间的神话》,四川人民出版社,2006年版,第86页。

⑤ [美]彼得斯著,何道宽译《交流的无奈》,华夏出版社,2003年版,第223页。

⑥ Salisbury K.Haptics:The Technology of Touch [N].HPCwire Special,1995-11-10,(2).

⑦ Vincent H. Survey of Haptic Interface Research at McGill University.[C]//Workshop in Mutimodal Tele Presence Systerms Munich TUM press,2001:91.

⑧ Clarkson EC, Patel SN, pierce JS, etal, Exploring Continuous Pressure Input for Mobile Phones [EB/OL],2006-06-20,http//hdl handle net/1853/13138.

⑨ [美]鲁道夫•阿恩海姆著,腾守尧译《视觉思维》,四川人民出版社,1998年版。

⑩ 王爱民、戴金桥《人机交互中的力/触觉设备进展综述》,《工业仪表与自动化装置》,2007年第2期,第14-18页。

B11[法]莫里斯•梅洛•庞蒂著,姜志辉译《知觉现象学》,商务印书馆,2001年版,第140页。

B12[德]黑格尔著,朱光潜译《美学》(第一卷),商务印书馆,1979年版,第359页。

B13徐复观著《中国艺术精神》,春风文艺出版社,1987年版,第138-140页。

B14[法]尚•布希亚著,林志明译《物体系》,上海世纪出版集团,2001年版,第23页。

Interactive Technology of Tactile Sensation and The Form of Space and

Energy Constructed by Three-Dimensional Website

LIANG Guo-wei,WANG Teng

(Department of New Media and Arts, Harbin Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang 150001)

Abstract:Based on the significant role of sensitivity in determining the spatial relationship between the body, shape, size, degree of stability and in organizing mechanisms, the present article describes how interactive technology of tactile/power sensation involved into area of communication, together with the 3D website technology systems, build up a new cyberspace, a form of spatial energy. Modern digital technology is translating human vitality into a kind of organic and inorganic energy information which constructs an integrated spatial energy form in the cyberspace by means of interactive technology of tactile/power sensation. In such kind of space, everybody could communicate and feel freely. Therefore, we realize that cyberspace originated by modern technology will be an aesthetical way of life which human have never experienced in past dynasties.

Key Words:Media; Artistic Form; Tactile Sensation; Interactive Technology of Tactile Sensation; Three-Dimensional Website; Energy; Space