王永菁?王雪譚

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)越來(lái)越深入地應(yīng)用于人們生活的方方面面，在對(duì)于藝術(shù)領(lǐng)域的表現(xiàn)方面，計(jì)算機(jī)同樣也有著用武之地。計(jì)算機(jī)對(duì)藝術(shù)的影響不僅表現(xiàn)在能夠更有效率地創(chuàng)作，也為藝術(shù)和設(shè)計(jì)帶來(lái)了全新的風(fēng)格和創(chuàng)作方式，豐富了藝術(shù)表現(xiàn)形式，而這其中，推動(dòng)計(jì)算藝術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)更加有效地表達(dá)世界。非真實(shí)感繪制技術(shù)作為一種近年大熱的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)分支，其起源、發(fā)展和現(xiàn)階段成果都為計(jì)算藝術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力是更加有效地表達(dá)世界提供了佐證。但是藝術(shù)表達(dá)作為計(jì)算藝術(shù)的另一個(gè)發(fā)展方向，也同樣為計(jì)算藝術(shù)改善人類生活帶來(lái)了許多驚喜。

關(guān)鍵詞：計(jì)算藝術(shù)；原動(dòng)力；效能；藝術(shù)表達(dá)；非真實(shí)感繪制技術(shù)

中圖分類號(hào)：G206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-8122（2014）09-0127-02

1946年2月14日，世界上第一臺(tái)電子多用途計(jì)算機(jī)ENIAC在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)宣告誕生，自此之后，越來(lái)越多的高性能計(jì)算機(jī)被研制出來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也隨之一路高歌，昂首猛進(jìn)。在最初的設(shè)想當(dāng)中，計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用是出于對(duì)高速運(yùn)算的要求而得出的，實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)于自動(dòng)化大量計(jì)算的初步需求，而后，計(jì)算機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于高科技技術(shù)計(jì)算和軍事用途，現(xiàn)今已經(jīng)普遍進(jìn)入了人們的日常生活。環(huán)顧四周，各式各樣的計(jì)算機(jī)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)為我們的生活提供著各式各樣的幫助和服務(wù)，負(fù)責(zé)聯(lián)通著人與人之間的關(guān)系、人與機(jī)器之間的關(guān)系、人與社會(huì)之間的關(guān)系。因此，我們理應(yīng)可以將計(jì)算機(jī)視為一種廣義上的媒介（尤其在互聯(lián)網(wǎng)的參與下），將計(jì)算機(jī)技術(shù)視為一種廣義上的媒介技術(shù)。在西方傳播學(xué)理論中，被稱為“后麥克盧漢主義”的傳播學(xué)者保羅·萊文森提出了著名的“補(bǔ)償性媒介理論”，該理論認(rèn)為，任何一種后繼的媒介都是對(duì)過(guò)去的某一種媒介或某一種先天不足的功能的補(bǔ)救和補(bǔ)償，但是新的媒介又會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題；媒介的進(jìn)化是人的選擇的結(jié)果，更好地滿足人的需要的媒介被保留了下來(lái)。在理論貢獻(xiàn)方面，“補(bǔ)償性媒介”理論為媒介技術(shù)的進(jìn)步提供了一種新的有說(shuō)服力的解釋，認(rèn)為人類決定著媒介的進(jìn)化方向；提出人類可以進(jìn)化和控制媒介技術(shù)，保存和開(kāi)發(fā)我們喜歡的媒介環(huán)境。計(jì)算機(jī)這種媒介的誕生同樣是對(duì)之前媒介不足的一個(gè)彌補(bǔ)，其中一個(gè)特別明顯的方面就體現(xiàn)在“多用途”上：利用邏輯算法進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算機(jī)理論上可以利用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)于所有有窮問(wèn)題的計(jì)算，因此在人類為其制定了算法規(guī)則的前提下，可以為我們提供不勝枚舉的用途。其中一個(gè)新晉的方面，就是在藝術(shù)領(lǐng)域的表現(xiàn)。計(jì)算藝術(shù)作為一門(mén)新興的交叉學(xué)科，在現(xiàn)代藝術(shù)家的奇思妙想下煥發(fā)著獨(dú)特的光彩。

技術(shù)與藝術(shù)之間的關(guān)系一直是人們?cè)噲D論證的一個(gè)討論熱點(diǎn)。技術(shù)的定義是在某一領(lǐng)域?yàn)榻鉀Q個(gè)人或社會(huì)問(wèn)題而服務(wù)的規(guī)則的全部。在表達(dá)審美及情感這一領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，藝術(shù)可以看作是為了描述作者的個(gè)人體會(huì)，或是對(duì)社會(huì)的一種情感化表達(dá)而產(chǎn)生的，具有一定自由規(guī)則的（例如繪畫(huà)的技法、彈奏的技巧、雕塑的手法等等）。因此筆者認(rèn)為，藝術(shù)是技術(shù)的一種特殊極端化表達(dá)，因而也同樣可以將“補(bǔ)償性媒介理論”適用于此：由計(jì)算技術(shù)而衍生出的計(jì)算藝術(shù)，是對(duì)計(jì)算技術(shù)的某方面不足的補(bǔ)償性媒介，根據(jù)補(bǔ)償性媒介理論，媒介的進(jìn)化是人根據(jù)需要的刻意選擇，那么計(jì)算藝術(shù)的出現(xiàn)是為了滿足人的何種需要，也就是本篇文章的核心——計(jì)算藝術(shù)的原動(dòng)力：更加有效地表達(dá)世界。

筆者從“原動(dòng)力”、“純粹表達(dá)”、“高效表達(dá)”、“藝術(shù)性延伸”四個(gè)方面詳細(xì)圍繞計(jì)算藝術(shù)的原動(dòng)力是更為有效地表達(dá)世界這一論點(diǎn)進(jìn)行論述，利用補(bǔ)償性媒介的原理，選取非真實(shí)感繪制技術(shù)（Non-photorealistic Rendering，NPR）作為具體對(duì)象進(jìn)行分析。NPR技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)生成不具有照片般的真實(shí)感，而具有手繪風(fēng)格的圖形的技術(shù)。非真實(shí)感繪制最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代的早期論文中如：Stassmann（1986）和Sasada（1987）。1990年 Saito and Takahashi和Haeberli在Siggraph會(huì)議上發(fā)表了兩篇非常具有影響力的論文。1994年，隨著幾篇論文在Siggraph會(huì)議的發(fā)表（如Winkenbach and Salesin、Salisbury），和在Eurographics會(huì)議的發(fā)表（如Strothotte），這一新領(lǐng)域逐漸顯現(xiàn)，直到1997年的Siggraph將非真實(shí)感繪制單獨(dú)作為一個(gè)類別，此后非真實(shí)感繪制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)穩(wěn)步發(fā)展的時(shí)期。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)30余年的發(fā)展歷史中，真實(shí)感繪制一直占有主要地位，符合技術(shù)要求“精確、保真”，然而研究者們意識(shí)到，有時(shí)候人們反而需要由計(jì)算機(jī)來(lái)生成一些不同于真實(shí)感的圖形，也就是NPR技術(shù)，同樣作為真實(shí)感繪制技術(shù)的補(bǔ)償性媒介而誕生。

一、計(jì)算藝術(shù)的原動(dòng)力

在探討計(jì)算藝術(shù)的原動(dòng)力之前，首先需要對(duì)“原動(dòng)力（motive power）”這個(gè)詞進(jìn)行解析，顧名思義，原動(dòng)力的關(guān)鍵點(diǎn)就在于“原”字，則代表“本原、最初”。這也就意味著，技術(shù)的原動(dòng)力指代某項(xiàng)技術(shù)發(fā)展而出的“最初”動(dòng)力、目的、需求。再回到補(bǔ)償性媒介理論來(lái)說(shuō)，計(jì)算藝術(shù)的原動(dòng)力即指計(jì)算藝術(shù)作為新的“補(bǔ)償媒介”，作為對(duì)以往媒介的需求補(bǔ)償所被人類需求的需求，而此處的“以往媒介”則指代傳統(tǒng)藝術(shù)。傳統(tǒng)藝術(shù)大致可以分為繪畫(huà)、書(shū)法、建筑、雕塑、音樂(lè)、戲劇、文學(xué)等等，相應(yīng)地也出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)繪畫(huà)（如PHOTOSHOP）、計(jì)算機(jī)書(shū)法（如手寫(xiě)輸入系統(tǒng)）、計(jì)算機(jī)建筑（如CAD制圖）、計(jì)算機(jī)雕塑（如3D打?。?、計(jì)算機(jī)音樂(lè)（如編曲軟件）、計(jì)算機(jī)戲劇（如多媒體動(dòng)畫(huà)）、計(jì)算機(jī)文學(xué)（如計(jì)算機(jī)語(yǔ)言）等廣義上的計(jì)算藝術(shù)形式，從傳播學(xué)三個(gè)傳播要素（信源—信道—信宿）三個(gè)方面，分別滿足了人們更加便捷有效地進(jìn)行藝術(shù)表達(dá)、更加便捷有效地傳播藝術(shù)表達(dá)、更加便捷有效地欣賞藝術(shù)表達(dá)的需求。綜合來(lái)說(shuō)，可以總結(jié)為：對(duì)比起傳統(tǒng)藝術(shù)，滿足人類“更加有效地表達(dá)世界”這一需求。具體到NPR技術(shù)這個(gè)例子上，自從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)誕生后，人們開(kāi)始考慮用計(jì)算機(jī)繪制圖形來(lái)自動(dòng)或半自動(dòng)地達(dá)到各種效果，然而早期出現(xiàn)的真實(shí)感圖像很多時(shí)候并不能滿足人們的視覺(jué)要求，NPR技術(shù)的起源就是人們對(duì)于更加有效地表達(dá)世界的需求，這其中又可以分為對(duì)于純粹復(fù)雜的計(jì)算表達(dá)、對(duì)于深度細(xì)節(jié)的高效表達(dá)兩個(gè)方面，將在下面兩個(gè)部分中逐一詳細(xì)闡述。

二、純粹復(fù)雜的計(jì)算表達(dá)

在闡述關(guān)于計(jì)算藝術(shù)“純粹復(fù)雜的計(jì)算表達(dá)”部分，我將選取NPR技術(shù)中利用蟻群算法的圖像分割和邊緣檢測(cè)技術(shù)作為例子進(jìn)行分析。蟻群算法（Ant colony algorithm，ACA）是意大利學(xué)者Dorigo受自然界中真實(shí)蟻群集體行為的啟發(fā)，于1991年首次系統(tǒng)提出的一種基于螞蟻種群的新型優(yōu)化算法，其基本原理來(lái)源于螞蟻在運(yùn)動(dòng)中在所經(jīng)過(guò)的路徑上留下信息素，并感知信息素的存在及其強(qiáng)度，朝著強(qiáng)度高方向移動(dòng)，最終由蟻群集體行為表現(xiàn)出一種信息正反饋現(xiàn)象，通過(guò)群體行為達(dá)到搜索最優(yōu)路徑。該算法最初用于求借旅行商（TSP）問(wèn)題，而后逐漸被用于其余領(lǐng)域，包括圖像處理技術(shù)這一計(jì)算藝術(shù)方面?；谙伻核惴ǖ膱D像邊緣檢測(cè)方式是利用路徑檢測(cè)機(jī)制，將螞蟻初始位置設(shè)置在圖像邊緣附近，信息激素強(qiáng)度和啟發(fā)式引導(dǎo)函值均定義為像素點(diǎn)灰度梯度值的函數(shù)，使螞蟻以較大的概率選擇圖像邊緣點(diǎn)作為下一步移動(dòng)目標(biāo)位置，通過(guò)多次循環(huán)迭代提取出圖像邊緣。是一種來(lái)源于自然，用于表達(dá)自然的仿生算法。

在ACA算法實(shí)現(xiàn)圖像邊緣檢測(cè)技術(shù)中，若想得到無(wú)限靠近真實(shí)邊緣的理想值，則需要蟻群的樣本容量無(wú)限大，當(dāng)蟻群集體數(shù)量越大，經(jīng)過(guò)的個(gè)體選擇越多，算法循環(huán)迭代的次數(shù)越多，得到的邊緣越準(zhǔn)確。這就要求計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行盡量多次的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。對(duì)于由人作為能動(dòng)主體的傳統(tǒng)藝術(shù)來(lái)說(shuō)，這樣大量的復(fù)雜計(jì)算顯然是不可能實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)于現(xiàn)代智能計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，就能通過(guò)算法輕松在短時(shí)間內(nèi)得到大致準(zhǔn)確的邊緣。因此，計(jì)算藝術(shù)在進(jìn)行純粹、復(fù)雜的計(jì)算表達(dá)方面，“更加有效地表達(dá)世界”。

三、深度細(xì)節(jié)的高效表達(dá)

與計(jì)算藝術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)純粹復(fù)雜的計(jì)算表達(dá)相對(duì)應(yīng)，在另一方面，NPR技術(shù)的發(fā)展來(lái)自于人類對(duì)于深度細(xì)節(jié)高效表達(dá)的需求，比如在實(shí)際應(yīng)用的工程制圖中，建筑工程師希望要重點(diǎn)突出、簡(jiǎn)潔明了的圖像；同樣在醫(yī)學(xué)上的微小的被隱藏的重要部分用真實(shí)感圖像不能更清晰地被表達(dá)；電子產(chǎn)品的使用說(shuō)明圖、機(jī)械設(shè)備的維修指南圖也都需要簡(jiǎn)單明了的插圖而非真實(shí)感照片。因此，NPR技術(shù)的特色就是能夠進(jìn)行主動(dòng)選擇性重點(diǎn)突出、具有特殊風(fēng)格的表達(dá)。計(jì)算藝術(shù)能夠進(jìn)行深度細(xì)節(jié)的高效表達(dá)，“更加有效地表現(xiàn)世界”。

四、延伸動(dòng)力的藝術(shù)表達(dá)

計(jì)算藝術(shù)作為一種交叉學(xué)科，其來(lái)源是計(jì)算技術(shù)和傳統(tǒng)藝術(shù)的結(jié)合。上文中“計(jì)算藝術(shù)的原動(dòng)力”部分已經(jīng)利用補(bǔ)償性媒介理論對(duì)計(jì)算藝術(shù)和傳統(tǒng)藝術(shù)的區(qū)別進(jìn)行了探討，而在另一方面，對(duì)于計(jì)算技術(shù)的補(bǔ)償方面，計(jì)算藝術(shù)更加注重藝術(shù)表達(dá)，是一種富于審美感和抒情感的表達(dá)。上文中已經(jīng)對(duì)于技術(shù)和藝術(shù)的關(guān)系進(jìn)行了整理，即藝術(shù)是一種具有特殊美感表達(dá)的技術(shù)，因此，在計(jì)算藝術(shù)的原動(dòng)力——更加有效地表達(dá)世界的基礎(chǔ)上，計(jì)算藝術(shù)可以延伸出另外一方面的繼發(fā)動(dòng)力（次生動(dòng)力），也就是對(duì)于藝術(shù)感知的表達(dá)?，F(xiàn)在的NPR技術(shù)已經(jīng)在許多方面用于對(duì)藝術(shù)的模擬甚至創(chuàng)造，例如我國(guó)學(xué)者徐頌華等人提出的基于虛擬毛筆系統(tǒng)的2D書(shū)畫(huà)繪制交互式系統(tǒng)，能夠模擬毛筆在書(shū)寫(xiě)、繪畫(huà)過(guò)程中自身的變形以及在這一過(guò)程中毛筆內(nèi)部墨水的擴(kuò)散，很好地模擬了多灰度、飛白、滲透等藝術(shù)效果，通過(guò)對(duì)“基元”的定義實(shí)現(xiàn)對(duì)毛筆筆尖的模擬，以及實(shí)現(xiàn)分裂筆頭的幾何模型構(gòu)建。這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于中國(guó)毛筆書(shū)法的數(shù)字化展示有很重要的價(jià)值，在對(duì)外推廣中國(guó)傳統(tǒng)文化方面同樣具有重要意義。這也就是計(jì)算藝術(shù)在其原動(dòng)力——“更有效地表達(dá)世界”的基礎(chǔ)上，發(fā)展而出的對(duì)于藝術(shù)的表達(dá)的繼發(fā)動(dòng)力。

不論是在原動(dòng)力“更有效地表達(dá)世界”方面，還是在繼發(fā)動(dòng)力“藝術(shù)化地表達(dá)世界”方面，計(jì)算藝術(shù)都有著其精彩、獨(dú)特的表現(xiàn)，越來(lái)越多地吸引著計(jì)算機(jī)科學(xué)家和藝術(shù)家的雙重關(guān)注。相信在未來(lái)，計(jì)算藝術(shù)能夠在二者的共同作用下，煥發(fā)出更加迷人的光芒。

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[責(zé)任編輯：傳馨]