Processing：讓編程成為一種藝術(shù)

謝作如

● 什么是Processing

在很多人的眼里，編程是理工男的專利，是深不可測(cè)又枯燥無(wú)味的代碼輸入過(guò)程。但是，算法和程序設(shè)計(jì)技術(shù)的先驅(qū)——唐納德·克努特（1974年度的圖靈獎(jiǎng)獲得者）卻不這么認(rèn)為。他說(shuō)，程序設(shè)計(jì)既是一門科學(xué)，也是一門藝術(shù)，二者可以彼此很好地互相補(bǔ)充。

Processing是一款專為設(shè)計(jì)師和藝術(shù)家使用的編程語(yǔ)言，由美國(guó)麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室美學(xué)與運(yùn)算小組（Aesthetics Computation Group ）的Casey Reas與Ben Fry創(chuàng)立。Processing的出現(xiàn)，被視為藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)作的一場(chǎng)革命。利用Processing，藝術(shù)家可以將抽象的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為生動(dòng)的視覺(jué)形象。它不僅可以生成唯美的圖形，還能編寫出功能強(qiáng)大的互動(dòng)藝術(shù)作品。

Processing軟件的官方網(wǎng)站：http：//www.processing.org/（如圖1）。最新的Processing為2.0版，軟件下載地址為：http：//www.processing.org/download/。

圖1

● Processing的特色

1.用數(shù)字來(lái)設(shè)計(jì)

“用數(shù)字來(lái)設(shè)計(jì)”（Design By Numbers），是Processing獨(dú)創(chuàng)的程序設(shè)計(jì)方法。它的思想是簡(jiǎn)單地寫一行代碼，就會(huì)在屏幕上生成一個(gè)圖形，再增加一些代碼，圖形就能根據(jù)鼠標(biāo)的動(dòng)作發(fā)生變化。這些代碼稱之為草稿（Sketch）。Processing的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，草稿化（Sketching）是一種思維方式，有趣而便捷，可以讓人在短時(shí)間內(nèi)探索出很多想法。“草稿”一詞的強(qiáng)調(diào)，讓使用者體會(huì)在計(jì)算機(jī)屏幕上畫圖，就如同在圖形紙上作畫一樣，下頁(yè)圖2為草稿，下頁(yè)圖3為草稿對(duì)應(yīng)的圖畫。

利用Processing可以實(shí)現(xiàn)夢(mèng)幻般的視覺(jué)展示效果。http：//www.openprocessing.org/和http：//wiki.processing.org/均是Processing的資源網(wǎng)站，提供了大量美輪美奐的畫面。當(dāng)然，這些畫面都是用Processing畫出來(lái)的（如下頁(yè)圖4）。

2.代碼簡(jiǎn)潔但功能強(qiáng)大

Processing是Java語(yǔ)言的延伸，支持許多現(xiàn)有的Java語(yǔ)言架構(gòu)，不過(guò)在語(yǔ)法上簡(jiǎn)易了許多，并具有許多貼心及人性化的設(shè)計(jì)。通過(guò)Processing，無(wú)需太高深的編程技術(shù)，便可創(chuàng)作出漂亮的圖形以及媒體交互作品。如下頁(yè)圖3、下頁(yè)圖4所示，僅僅幾行代碼，就能制作出跟隨鼠標(biāo)畫圓的互動(dòng)作品來(lái)。

Processing支持3D圖形，它有P3D和OpenGL兩種渲染模式。Processing默認(rèn)以2D模式運(yùn)行，使用3D模式需要在size（）函數(shù)中的第三個(gè)參數(shù)指定渲染模式，形如size（w， h， P3D）或size（w， h， OPENGL）。其中，P3D是Processing內(nèi)置的，而OpenGL則以庫(kù)的形式存在。

Processing采用“庫(kù)”的形式，實(shí)現(xiàn)功能方面的拓展。除了Processing自己的核心庫(kù)外，還有上百個(gè)非官方的庫(kù)在Processing網(wǎng)站上。這些庫(kù)拓展了Processing在音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)和串口等方面的功能，甚至進(jìn)入了計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理、虛擬現(xiàn)實(shí)和電子裝配（Fabrication）等領(lǐng)域。利用這些庫(kù)，Processing能夠任意讀寫很多種類的信息。

3.與物理世界的互動(dòng)

Arduino是一個(gè)風(fēng)靡世界的開(kāi)源電子原型平臺(tái)。它和Processing是姐妹項(xiàng)目，擁有共同的編程環(huán)境和類似的語(yǔ)法。Processing的范例中提供了一些和Arduino通訊的互動(dòng)作品。Processing可以讀取Arduino的傳感器數(shù)據(jù)，然后把這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在屏幕上。這種通信是相互的，也可以用Processing程序作為操作界面，控制電機(jī)、揚(yáng)聲器、燈光和相機(jī)等設(shè)備。當(dāng)然，其他支持串行通訊的設(shè)備也都可以和Processing互動(dòng)。

Processing還有更多的優(yōu)點(diǎn)。比如，其支持安卓系統(tǒng)，同樣的代碼可以輸出不同格式的文件，在不同設(shè)備和環(huán)境中使用。并且，因?yàn)殚_(kāi)源而擁有大量資源，也是Processing最重要的優(yōu)勢(shì)之一。

● Processing典型范例

將不可見(jiàn)的數(shù)據(jù)可視化，是Processing的優(yōu)勢(shì)之一。下面一段代碼雖然很簡(jiǎn)潔，卻可以把一首MP3的聲音進(jìn)行可視化。

import ddf.minim.*；

AudioPlayer player；

Minim minim；

void setup（） {

size（1024， 500）；

smooth（）；

minim=new Minim（this）；

player=minim.loadFile（"../2002s.mp3"， 1024）；

player.play（）；

}

void draw（） {

background（0）；

stroke（255）；

for （int i=0；i

strokeWeight（abs（player.left.get（i）*10））；

rect（i*20， 75+player.left.get（i）*10， 1， 75+player.left.get（i）*250）；

rect（i*20+10， 250+player.right.get（i）*10， 1， 75+player.right.get（i）*250）；

}

}

代碼呈現(xiàn)出來(lái)的效果如圖5，白色的線條隨著音樂(lè)的節(jié)奏律動(dòng)，如霓虹燈，如豎琴，充滿變化。只要把其中一條語(yǔ)句：player=minim.loadFile（"../2002s.mp3"， 1024）；修改為：player=minim.getLineIn（Minim.STEREO， 1024）；就可以發(fā)現(xiàn)，白色線條隨著說(shuō)話、唱歌的聲音而發(fā)生變化了，很神奇。

● Processing的適合對(duì)象

因?yàn)樯婕按a編寫，所以筆者不太建議在小學(xué)階段開(kāi)設(shè)Processing。其定位應(yīng)該是中學(xué)以上的學(xué)生學(xué)習(xí)。但是，少數(shù)已經(jīng)具備Scratch程序基礎(chǔ)的小學(xué)高年級(jí)學(xué)生，完全可以一試。因?yàn)?，僅僅二維繪畫方面，Processing比LOGO語(yǔ)言，不僅簡(jiǎn)單，而且更加形象、有趣。

在Processing的教學(xué)中，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)這樣的趣事：一位藝術(shù)類院校教“互動(dòng)編程”的教師，總是埋怨自己的學(xué)生編程能力差，寫不出稍微復(fù)雜點(diǎn)的程序，而羨慕另一位在理工類院校教學(xué)的教師。但在理工類院校教學(xué)的教師也很苦惱，因?yàn)樗膶W(xué)生沒(méi)有藝術(shù)想象力，程序展現(xiàn)出來(lái)的畫面一點(diǎn)也沒(méi)有藝術(shù)感覺(jué)?？梢?jiàn)Processing就是一門融技術(shù)和藝術(shù)為一體的編程語(yǔ)言，尤其適合在藝術(shù)和技術(shù)兩個(gè)領(lǐng)域都有濃厚興趣的愛(ài)好者使用。

● 如何開(kāi)發(fā)Processing課程

相對(duì)于Scratch和VB來(lái)說(shuō)，Processing沒(méi)有圖形化的編程界面和所見(jiàn)即所得的程序設(shè)計(jì)功能。與傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)不同，Processing的教學(xué)要從圖形和交互開(kāi)始，而不是從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和文本控制臺(tái)的輸出開(kāi)始。所以，傳統(tǒng)的編程類課程設(shè)計(jì)思路對(duì)Processing來(lái)說(shuō)，并不是很適合。

開(kāi)發(fā)Processing要尤其注意以下三點(diǎn)：①切忌使用信息學(xué)奧賽方面的趣味試題作為課程的編程范例。因?yàn)镻rocessing的設(shè)計(jì)理念是用代碼畫圖，而不是解答數(shù)學(xué)題或者實(shí)現(xiàn)某些經(jīng)典算法。②切忌使用語(yǔ)法教學(xué)形式，試圖逐一介紹Processing的功能。學(xué)習(xí)Processing應(yīng)該從交互圖形設(shè)計(jì)出發(fā)，根據(jù)設(shè)計(jì)的需求，引入必要的功能。學(xué)習(xí)者沒(méi)有必要把所有的函數(shù)、庫(kù)的功能都研究一遍。③從模仿到創(chuàng)新是一條可行的學(xué)習(xí)技巧。模仿的對(duì)象除了一些經(jīng)典范例外，還可以是現(xiàn)實(shí)中的圖形，嘗試用多種方式去實(shí)現(xiàn)，建立用代碼畫畫的思想。

合理使用Processing自身提供的范例，開(kāi)發(fā)Processing課程并不是很困難的一件事。Processing課程的設(shè)計(jì)思路可以參照這樣的線索（如圖6）。

由于文化和語(yǔ)言的差異，國(guó)內(nèi)研究Processing的人并不多。且不說(shuō)在中小學(xué)，就是目前已經(jīng)開(kāi)設(shè)Processing課程的高校也寥寥無(wú)幾。但是，在創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)和互動(dòng)媒體藝術(shù)迅速發(fā)展的中國(guó)，開(kāi)展與Processing相關(guān)的課程，讓對(duì)藝術(shù)感興趣的文科生也能動(dòng)手用代碼描繪自己的創(chuàng)意，無(wú)疑是非常有意義的一件事。正如《愛(ài)上Processing》一書的翻譯者陳思明所說(shuō)：Processing是一把激發(fā)藝術(shù)靈感的鑰匙，你可以輕易地在計(jì)算機(jī)屏幕中展現(xiàn)心中的藝術(shù)場(chǎng)景，感受更多靈感的涌現(xiàn)，在顏色與線條的海洋中漫步。