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空间奥德赛:3-D技术的兴起

保罗·乌切洛圣餐杯的透视研究1430–40纸上墨水,11 3/8 × 9 5/8".

画法几何学是一项杰出的数学发明而当它用于实际用途它的有效性是无比惊人的在现实中没有任何人可以储存一幢摩天大楼——比如西格拉姆大厦但是很多事务所可以用几个抽屉就可以装下建造或者重建某个巨型建筑物的项目图纸通过使用平行投影包括轴测图[axonometric view],它出现的时间略晚),[13]将巨型的三维物体压缩在小而平的纸面或者羊皮纸或者画布或者聚酯膜上达到了现代量化精确度的高峰平行投影甚至不追求看起来像它们再现的对象而是旨在尽量精确地纪录和传输测量数据地点以及空间中体积的形状从纯粹的数据量来看我们可以说这种节省几乎是无限的——或者至少是巨大的但是这种数据节省在今天正变得越来越缺乏必要性通过使用数码科技我们不仅已经可以储存大量的平面图纸而且可以在一张小小的记忆卡上储存整座建筑的3-D模型——包含我们用来在虚拟现实中模拟该建筑或者甚至是在现实中真正重建的全部数据

奇怪的是阿尔伯蒂甚至预见到了这项最新的科技进步在他写于15世纪中期的论文论雕塑》(On Sculpture)阿尔伯蒂介绍了一种革命性的3-D设计和制造方法完全基于数码数据有赖于他发明的一个奇特的测量设备一个装有旋转轮辐的轮子以及一些吊下来的铅垂线),阿尔伯蒂宣称可以完全依靠数字来完成对独立实体的扫描记录传输和复制——而不用借助于图像。[14]但是要做到这一点需要动用大量的人力来完成无数的测量工作所以阿尔伯蒂早熟的CAD/CAM技术很快就被人遗忘了自机械时代开端以来也有不少同样不成功的此类复制技术的研发实验——其中包括因为发明电报而闻名于世的萨缪尔·摩尔斯(Samuel F. B. Morse)。摩尔斯也是一位知名画家之后又成为了设计艺术学科的教授他或许意识到了他的前辈阿尔伯蒂的先例但他设计的机器并没有比那位佛罗伦萨先驱者更为成功。[15]

无论是阿尔伯蒂还是摩尔斯的技术都需要基于数字的扫描和同样基于数字的制作过程之间的无缝对接这是任何人工或者机械器具都无法有效提供的但是今天廉价而且越来越无处不在的数码3-D扫描仪和3-D打印机都可以完全以此方式完成工作

现在很多人把3-D打印看作科技史上的一个转折点但与此同时今天扫描和视觉化的3-D科技的兴起——从全世界建筑系学生都热衷使用的便宜且万用的微软Kinect,到近期虚拟现实立体视觉的发展——也或许会改变我们观看所有事物以及再现和理解我们周遭世界的方式。3-D打印的物件似乎已经准备好了取代此前摄影图像在我们日常生活中扮演的角色我们所熟悉的图像制作技术让我们可以给任何的对象拍摄快照——比方说一只猫——然后把它打印成一张平面的摄影的透视的图片但今天的科技使得我们可以瞬间扫描记录下同样一只猫并且把它打印成一个雕塑——甚至可以是等大的法国Photomaton公司该公司最为人所知的是他们拥有并经营着成千上万个公共场所的自动照像亭),最近发布了一个3-D照相亭不仅可以拍摄传统的平面照片而且可以对用户进行立体扫描后期制作的3-D打印小型雕像可以寄送到消费者提供的地址)。[16]Autodesk公司的“123D Catch”以及谷歌的Tango等相对廉价的技术已经可以制作出大型全角度体块以及内部空间客户可以根据各自的需求添加物理数据;[17]在构成立体像素的材料属性上添加信息后称作“maxel”,设计师经常用3-D模型来呈现几何构造和形状以及模拟各种运行情况建筑热能能源等等)。

但无论是为了完成高度技术性的任务还是为了满足普通大众需求,3-D模型其实很少真的会打印出来。3-D打印或许会很快颠覆全球制造业但就如同大部分照片都是以电子图片的形式被观看今天的3-D模型也是在模拟状态下最为适用第一个面向消费者的光场相机Lytro2012年推出当时的广告宣传是说这个相机可以让使用者在照片拍摄完成之后重新调焦并且可以轻微地调整每张照片的视点。[18]但这个相机并不成功部分是因为光场技术在深度传感方面存在欠缺但是它的新的图像制作过程的意义却是巨大而深远的当你用这种方式拍摄照片时你不是一次性把它投射到一个屏幕上阿尔伯蒂式的);你是在空间中建起一个3-D模型以便之后任意浏览从不同方向观看和转动它用阿尔伯蒂式的修辞来说就是旋转中心视线并改变视角)。2014,ScanLAB Projects(伦敦巴特莱特建筑学院一个研究团队的衍生工作室)[19]把整场维维安·韦斯特伍德(Vivienne Westwood)的时装秀用测定体积的点云记录了下来,2016年夏天他们在虚拟现实中直播了多场体育赛事包括里约奥运会的比赛),观看者通过头盔显示器(HMD)来体验这些由VR科技支持的沉浸式体验的程度是有差异的——终端用户的视点可能是固定的也可能是移动的头的旋转角度或大或小头盔未必是立体镜式的但如果是的话效果更好。[20]除了VR,现在还出现了一批支持AR(augmented-reality)MR(mixed-reality)的头盔显示器实际上,3-D模型一旦制作完成利用和体验它的方式是无穷无尽的但是平面图像仍然具备很多比3-D模型更有实际用途的优势只要我们还是用眼睛观看我们就会因为各种原因继续使用单目图像为了获得立体感最好是成对以及同步的来满足各种需求但是投影图像在过去数个世纪比3-D模型更具优势既是因为生理构造的原因也是由于数据体量的问题造成的从阿尔伯蒂的时代到现在投影图像是最佳的捕捉记录和复制各种三维对象的途径因为投影透视的或者其他类型将空间信息压缩到小而方便携带的平面文件上——大部分时候都是跟一张纸差不多这点不会发生改变但却越来越不重要因为现在数据极易收集而且储存和复制都变得十分廉价要不了多久我们就可以用手机进行3-D扫描而不是拍照。[21]保存编辑发送浏览分享甚至打印出雕塑式的自拍都将变得和保存编辑发送观看分享甚至打印照片一样廉价

— 文/ 马里奥·卡普 | Mario Carpo, 译/ 郭娟


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