中圖分類號(hào)：J524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-7357（2025）15-0129-03

隨著數(shù)字媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，視覺(jué)傳播形式正在經(jīng)歷深刻的變革。傳統(tǒng)的靜態(tài)海報(bào)在信息傳遞和視覺(jué)吸引力方面逐漸顯現(xiàn)出局限性，而動(dòng)態(tài)海報(bào)憑借其豐富的視覺(jué)表現(xiàn)力和互動(dòng)性，逐漸成為廣告、藝術(shù)展覽和商業(yè)宣傳等領(lǐng)域的主流媒介。動(dòng)態(tài)海報(bào)不僅能夠通過(guò)連續(xù)的畫面變換和動(dòng)態(tài)效果吸引觀眾的注意力，還能更好地傳達(dá)復(fù)雜的信息和情感，提升品牌形象和宣傳效果。因此，探索動(dòng)態(tài)海報(bào)制作的創(chuàng)新技術(shù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

在這一背景下，可視化編程軟件的應(yīng)用為動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)提供了新的可能性。TouchDesigner作為一款功能強(qiáng)大的視覺(jué)編程工具，憑借其節(jié)點(diǎn)式編程架構(gòu)、實(shí)時(shí)渲染能力以及對(duì)多樣化交互方式的支持，為設(shè)計(jì)師提供了靈活且高效的設(shè)計(jì)平臺(tái)。隨著人機(jī)交互的發(fā)展，基于傳感器的多模態(tài)交互作為一種新興技術(shù)逐漸出現(xiàn)在人們的視野]。Touch Designer（簡(jiǎn)稱TD）能夠整合Arduino與傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的交互效果，極大地提升了動(dòng)態(tài)海報(bào)的表現(xiàn)力和觀眾的參與感。因此，研究基于TD和Arduino的交互動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)，不僅有助于推動(dòng)動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，還能為相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)實(shí)踐提供有益的參考。

一、相關(guān)技術(shù)背景闡述

（一）TouchDesigner介紹

TouchDesigner是由加拿大Derivative公司開發(fā)的一款基于節(jié)點(diǎn)式的可視化編程軟件，通過(guò)連接不同的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)意效果，主要用于實(shí)時(shí)交互的多媒體內(nèi)容創(chuàng)作。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）提供了豐富的視覺(jué)效果庫(kù)和工具，包括粒子系統(tǒng)、3D建模和渲染、物理模擬等，用戶可以輕松創(chuàng)建出逼真的視覺(jué)效果和動(dòng)畫；（2）具有跨軟件融合的強(qiáng)大功能，因此在創(chuàng)意設(shè)計(jì)和互動(dòng)媒體領(lǐng)域脫穎而出。通過(guò)外接屏幕控件、傳感器、激光雷達(dá)、Kinect等輸人設(shè)備，使其在項(xiàng)目中作為模塊化組件，進(jìn)行圖像的運(yùn)算和處理。

（二）Arduino介紹

Arduino是一款包含硬件和軟件的便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)，其核心是微控制器開發(fā)板。硬件部分是各種型號(hào)的Arduino電路板，軟件是Arduino集成開發(fā)環(huán)境。它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）可以獨(dú)立運(yùn)行，使用現(xiàn)有的電子元件、傳感器、電機(jī)或其他輸出裝置，也可以與電腦中的其他軟件進(jìn)行通信，做出互動(dòng)作品；（2）因其開源特性、易上手的編程方式以及豐富的擴(kuò)展模塊，被廣泛應(yīng)用于創(chuàng)客、藝術(shù)設(shè)計(jì)、交互裝置以及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域；（3）可以通過(guò)串口、藍(lán)牙、OSC、MIDI、Wi-Fi、MQTT等多種通信方式，與不同類型的軟件進(jìn)行交互。

（三）聲音可視化

聲音可視化是指將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為視覺(jué)形式的過(guò)程，通過(guò)圖形、圖像或動(dòng)態(tài)視覺(jué)效果來(lái)表現(xiàn)聲音的特征，如頻率、振幅、波形、節(jié)奏等。這種技術(shù)結(jié)合了聲音與視覺(jué)藝術(shù)，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)手段，將不可見的聲音信息轉(zhuǎn)化為可見的視覺(jué)元素，從而加深人們對(duì)聲音的感知和理解。聲音可視化的核心原理是通過(guò)技術(shù)手段將音樂(lè)的特征轉(zhuǎn)化為視覺(jué)形式，結(jié)合實(shí)時(shí)渲染和交互技術(shù)，創(chuàng)造出與音樂(lè)同步的動(dòng)態(tài)視覺(jué)效果。聲音可視化的核心問(wèn)題是如何將音樂(lè)特征利用視覺(jué)元素進(jìn)行映射。聲音特征可以分為低層次特征（如音量、頻率、節(jié)奏）和高層次特征（如情感、風(fēng)格、和聲結(jié)構(gòu)），視覺(jué)元素包括顏色、形狀、大小、運(yùn)動(dòng)、紋理等。

二、TouchDesigner在制作動(dòng)態(tài)海報(bào)方面的優(yōu)勢(shì)

在動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，常見的設(shè)計(jì)軟件包括AfterEffects（AE）、Cinema4D（C4D）、Processing、Blender等。AE作為專業(yè)的后期處理軟件，在視頻合成和特效制作方面表現(xiàn)出色。然而，它在實(shí)時(shí)互動(dòng)性和編程靈活性方面相對(duì)較弱。C4D則是一款強(qiáng)大的三維建模和動(dòng)畫軟件，能夠創(chuàng)建高度逼真的三維場(chǎng)景和角色。雖然它支持一定的交互功能，但操作相對(duì)復(fù)雜，且實(shí)時(shí)渲染速度可能受到模型復(fù)雜度的限制。Processing是一款基于Java的開源編程語(yǔ)言和開發(fā)環(huán)境，它允許用戶通過(guò)簡(jiǎn)潔的代碼創(chuàng)建生成式圖形、實(shí)時(shí)動(dòng)畫和互動(dòng)視覺(jué)，常用于藝術(shù)裝置、信息可視化和實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)。但編程門檻較高，且需通過(guò)庫(kù)擴(kuò)展來(lái)支持外部設(shè)備。Blender是一款開源3D創(chuàng)作軟件，主要用于預(yù)渲染動(dòng)畫，缺乏實(shí)時(shí)交互性，且數(shù)據(jù)連接能力弱，不適合做實(shí)時(shí)交互的動(dòng)態(tài)海報(bào)。

相比之下，TouchDesigner通過(guò)其獨(dú)特的節(jié)點(diǎn)式編程界面，使設(shè)計(jì)師能夠直觀地構(gòu)建復(fù)雜的動(dòng)態(tài)效果和交互邏輯。它的節(jié)點(diǎn)式編程方式使得動(dòng)態(tài)海報(bào)的設(shè)計(jì)更加靈活和可控。設(shè)計(jì)師可以通過(guò)組合和調(diào)整不同的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)效果和交互功能，滿足多樣化的設(shè)計(jì)需求。此外，它還支持多種交互方式，包括觸摸、手勢(shì)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等，可以與多種外部設(shè)備和傳感器連接，使得觀眾可以通過(guò)多種方式與作品互動(dòng)，增加了互動(dòng)的多樣性和趣味性，為動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)提供了更豐富的交互方式和應(yīng)用場(chǎng)景。

三、基于TouchDesigner和Arduino的交互動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)方案與制作

（一）方案設(shè)計(jì)

本研究采用模塊化設(shè)計(jì)方法，通過(guò)三個(gè)技術(shù)模塊的協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)交互式動(dòng)態(tài)海報(bào)系統(tǒng)。首先，基于Photoshop構(gòu)建靜態(tài)視覺(jué)框架，采用文字排版設(shè)計(jì)，突出“人類污染”主題的核心信息，確保視覺(jué)傳達(dá)的清晰性和主題的鮮明性。其次，運(yùn)用TouchDesigner構(gòu)建動(dòng)態(tài)效果模塊，包括聲音可視化和三維模型兩個(gè)子模塊。在聲音可視化模塊中，通過(guò)麥克風(fēng)信號(hào)采集模塊獲取環(huán)境聲波數(shù)據(jù)，利用音頻的節(jié)奏和強(qiáng)度參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整圖像的變化，從而營(yíng)造出與污染主題相符的視聽氛圍。接著，在三維模型模塊中，構(gòu)建動(dòng)態(tài)三維模型，增強(qiáng)視覺(jué)表現(xiàn)的立體感和動(dòng)態(tài)效果。隨后，在TouchDesigner中將靜態(tài)文字排版圖片與動(dòng)態(tài)效果進(jìn)行疊加。最后，連接超聲波傳感器和電位器，實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)并將其賦值給動(dòng)態(tài)效果中的參數(shù)。當(dāng)觀眾靠近或遠(yuǎn)離時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)超聲波傳感器的距離數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整圖像的扭曲程度和清晰度；通過(guò)扭動(dòng)電位器，控制動(dòng)態(tài)圖形的大小，從而增強(qiáng)海報(bào)的互動(dòng)性和沉浸感。圖1是該交互動(dòng)態(tài)海報(bào)的框架圖。

圖1交互動(dòng)態(tài)海報(bào)框架結(jié)構(gòu)

（二）制作流程

基于TouchDesigner的交互動(dòng)態(tài)海報(bào)的制作流程如圖2所示。該交互動(dòng)態(tài)海報(bào)的主要?jiǎng)討B(tài)效果有麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)畫面的扭曲效果和傳感器控制三維模型的動(dòng)態(tài)效果。

圖2交互動(dòng)態(tài)海報(bào)制作流程

1.麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)畫面的扭曲效果

麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)畫面扭曲效果的制作主要分為以下八個(gè)步驟：（1）導(dǎo)入麥克風(fēng)聲音；（2）對(duì)導(dǎo)人的音頻進(jìn)行分析，提取所需要的音頻數(shù)據(jù)；（3）對(duì)提取的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；（4）導(dǎo)入需要被扭曲的圖片；（5）對(duì)圖片進(jìn)行扭曲置換等操作；（6）音頻數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行映射；（7）導(dǎo)人文字排版圖片并與動(dòng)態(tài)效果進(jìn)行疊加。實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

圖3麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)畫面扭曲效果設(shè)計(jì)流程

2.傳感器控制三維模型的動(dòng)態(tài)效果

傳感器控制三維模型的動(dòng)態(tài)效果模塊主要由Arduino開發(fā)板、超聲波傳感器、電位器和TouchDesigner四個(gè)部分構(gòu)成，如圖4所示。

圖4傳感器控制三維模型的動(dòng)態(tài)效果模塊

TD動(dòng)態(tài)效果制作主要分為以下幾個(gè)步驟：（1）構(gòu)建三維模型；（2）渲染三維模型；（3）三維模型賦予材質(zhì)；（4）添加動(dòng)態(tài)效果；（5）導(dǎo)入文字排版圖片并與動(dòng)態(tài)效果進(jìn)行疊加。

Arduino中代碼編寫。該項(xiàng)自通過(guò)Arduino獲取超聲波傳感器和電位器的數(shù)值，分別傳遞給TouchDesigner中控制三維模型扭曲和透明度的參數(shù)和控制三維模型大小的參數(shù)。

建立TouchDesigner和Arduino的通信。首先，將Arduino開發(fā)板與傳感器組通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)建立物理連接，并上傳經(jīng)調(diào)試的固件程序以初始化傳感器數(shù)據(jù)采集功能。其次，在TouchDesigner中構(gòu)建串行通信，通過(guò)SerialDAT元件建立與Arduino的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)鏈路，配合Select元件實(shí)現(xiàn)多通道傳感器數(shù)據(jù)的解析與分流。

經(jīng)處理后的傳感器數(shù)據(jù)流被映射至三維模型的控制參數(shù)：超聲波傳感器的距離數(shù)據(jù)控制模型的幾何扭曲程度和透明度；電位器的旋轉(zhuǎn)角度經(jīng)線性插值后控制模型的縮放變換。這種參數(shù)化映射機(jī)制確保用戶交互行為與圖形反饋之間的實(shí)時(shí)同步，響應(yīng)延遲控制在50ms以內(nèi)，有效提升了系統(tǒng)的交互性能與用戶體驗(yàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)探討了TouchDesigner結(jié)合Arduino技術(shù)在動(dòng)態(tài)海報(bào)交互設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)制作了交互式動(dòng)態(tài)海報(bào)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)的引入，將為動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)帶來(lái)更多創(chuàng)新的可能性。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索如何將TouchDesigner與其他新興技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)作出更具沉浸感和互動(dòng)性的動(dòng)態(tài)視覺(jué)作品，推動(dòng)動(dòng)態(tài)海報(bào)設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]田澤.動(dòng)態(tài)海報(bào)的表現(xiàn)研究[D].天津美術(shù)學(xué)院，2024.（責(zé)任編輯：趙靜琪）