分形藝術(shù)在數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

陶雪嬌　張曉穎

摘 要：該文從新媒體時代數(shù)字媒體技術(shù)人才培養(yǎng)的需求與分形藝術(shù)的特色出發(fā)，研究了分形藝術(shù)圖的生成規(guī)律，總結(jié)了分形藝術(shù)在圖像傳播、圖像壓縮、藝術(shù)延展性等方面的優(yōu)勢，并探討將分形藝術(shù)融入到數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)中，探討分形的基礎(chǔ)理論與分形的圖像與動畫技術(shù)為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)核心課程所能夠帶來的革新與多樣化的創(chuàng)作空間。

關(guān)鍵詞：數(shù)字媒體技術(shù) 分形圖像技術(shù) 分形動畫 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0194-02

新媒體時代，數(shù)字媒體的表現(xiàn)形式越來越多樣化，媒體的受眾對于數(shù)字媒體的藝術(shù)性與表現(xiàn)性的期待越來越高。這些環(huán)境的變化促成了藝術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，而數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)人才的理念與思路也應(yīng)該與時俱進(jìn)。新媒體的發(fā)展要求數(shù)字媒體的形式更為多樣，傳播更加快捷，內(nèi)容更加炫酷與震撼眼球。

分形理論強(qiáng)調(diào)整體對部分的依賴性，它超越了傳統(tǒng)構(gòu)成學(xué)，揭示了藝術(shù)形態(tài)新的構(gòu)成規(guī)律[1]。分形藝術(shù)圖形不僅豐富了傳統(tǒng)的圖形樣式，更是以新技術(shù)、新方法、新理念引導(dǎo)著圖形藝術(shù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)應(yīng)該把握這一良機(jī)，將分形幾何的理論，分形藝術(shù)的設(shè)計工具，分形動畫的制作等引入到教學(xué)中，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)多維的藝術(shù)設(shè)計工具與理念。

1 分形藝術(shù)的特性

與傳統(tǒng)的數(shù)字媒體設(shè)計相比，基于分形的數(shù)字媒體設(shè)計具有如下特性。

（1）數(shù)字分形藝術(shù)節(jié)省了存儲空間，各種美麗復(fù)雜的分形圖形不再由像素組成，而是有數(shù)學(xué)分形算法的不同參數(shù)計算渲染生成。存儲圖形只需要存儲幾個簡單的參數(shù)以及迭代吸引子即可，一張分形圖片渲染后的結(jié)果可能幾M，但是參數(shù)與算法的存儲卻只要幾K，存儲空間的壓縮比達(dá)到上千。

（2）降低了美學(xué)的門檻，曾幾何時，藝術(shù)作品的生成至少需要十幾年的藝術(shù)積淀，數(shù)字分形藝術(shù)可以讓算法生成藝術(shù)作品，這樣沒有繪畫功底也可以通過各種分形軟件調(diào)整參數(shù)生成符合自己需要的分形仿真作品，如閃電，地毯，山脈，迷宮等，這對游戲與動畫領(lǐng)域是一個福音。

（3）分形算法可以節(jié)省運算時間，分形作品具有自相似性，局部與整理具有相似的特性，因此對于分形圖像而言，可以渲染局部，然后擴(kuò)展復(fù)制到整體，可以較好地優(yōu)化空間。

（4）性能配置靈活，比如在三維游戲貼圖中，傳統(tǒng)的方式需要準(zhǔn)備三種不同畫質(zhì)和加載效率的圖，往往低效圖看起來畫質(zhì)很差，而在數(shù)字分形圖像用于貼圖時，針對不同的運行環(huán)境，可以根據(jù)需要調(diào)高或者調(diào)低畫質(zhì)，只需要修改分形的維度參數(shù)，生成的分形藝術(shù)圖都照樣清晰。

因此，將分形理論與分形藝術(shù)引入數(shù)字媒體教學(xué)是十分必要的，分形藝術(shù)圖形的沖擊可以帶動傳統(tǒng)藝術(shù)在空間形態(tài)上的延展與數(shù)字化轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意與靈感，使其在數(shù)字化的圖形與二維三維的動畫創(chuàng)作中采用更廣闊的表達(dá)與更創(chuàng)意的思維。

2 基于分形藝術(shù)的專業(yè)教學(xué)改革

2.1 分形數(shù)字化轉(zhuǎn)型的教學(xué)改革

分形圖形是以整體與局部的自相似性為特點的，當(dāng)一個復(fù)雜、精美的圖形以多次重復(fù)迭代的方式拼貼形成一個復(fù)雜的具有沖擊力的圖像。這種不規(guī)則的圖形是由數(shù)學(xué)公式生成，且多個不同的數(shù)學(xué)公式可以進(jìn)行拼貼，為圖形的外觀賦予更多的、更復(fù)雜的變換[2]。將這些數(shù)學(xué)公式按照不同的取值賦予不同的顏色，就可以生成色彩炫麗的分形藝術(shù)圖。

分形藝術(shù)圖是形象藝術(shù)與數(shù)學(xué)相融合的產(chǎn)物，是以數(shù)字化的方程作為基本的作圖元，拼貼組合成具有無數(shù)變化可能的帶有分形特質(zhì)的藝術(shù)圖。用分形的方式作圖可以激發(fā)學(xué)生的數(shù)字化想象力，也可以將復(fù)雜的圖形用簡單的數(shù)學(xué)公式符號進(jìn)行存儲，極大地節(jié)省了存儲空間，也實現(xiàn)了傳統(tǒng)圖形向數(shù)字化藝術(shù)創(chuàng)作的轉(zhuǎn)型。

2.2 打破維度的分形空間應(yīng)用

傳統(tǒng)的藝術(shù)圖形總是以二維或者三維的形式出現(xiàn)，而分形的物體打破的傳統(tǒng)整數(shù)維的理論。分形的空間在不斷的迭代重復(fù)過程中，可以對空間進(jìn)行無限的分割，從而生成非整數(shù)的多維效果[3]。電影《奇異博士》中對于分形的空間維度理論有著很好的應(yīng)用，奇異博士對空間的折疊、時間的操控等都呈現(xiàn)了炫酷的分形效果。

2.3 基于分形動畫的教學(xué)改革

新媒體時代的圖像與動畫生成正逐漸向動態(tài)而具有視覺沖擊力的多元化表現(xiàn)方式發(fā)展。傳統(tǒng)的媒體正在數(shù)字化，而藝術(shù)的傳播形式正逐漸輕量級地數(shù)字化。對傳統(tǒng)的動畫而言，是存儲的實實在在的圖像信息，圖像信息隨著時間的變換形成了動畫效果，一部動畫成品的實現(xiàn)需要大量的人力進(jìn)行關(guān)鍵幀的創(chuàng)作與繪制，耗時耗錢耗人力。而利用分形軟件制作的分形動畫藝術(shù)感強(qiáng)，且動畫的生成是通過數(shù)學(xué)公式的參數(shù)調(diào)整完成的，存儲容量小而且動畫效果炫酷。

由于分形可以對大自然的具有自相似的分形圖形進(jìn)行仿真和模擬，因此對于植物、山峰、火焰等場景的生成也可以使用分形進(jìn)行模擬，同時將過程通過參數(shù)調(diào)節(jié)做成動畫[4]，產(chǎn)生的分形效果視覺沖擊力強(qiáng)。如電影《奇異博士》中大部分的特效都應(yīng)用了分形技術(shù)與分形的空間維度理論。分形的理論與技術(shù)近年來已被大量地應(yīng)用于影視特效、舞臺美術(shù)、影像裝置等多個動態(tài)視頻領(lǐng)域。

由于分形圖像的生成是通過數(shù)學(xué)公式迭代拼貼而成，因此要想改變圖像的外觀只要改變公式的參數(shù)即可[5]。而分形動畫的生成就可以在關(guān)鍵幀中改變參數(shù)，存儲的數(shù)據(jù)量也即使數(shù)學(xué)公式及其對應(yīng)的參數(shù)取值，數(shù)據(jù)量非常小，還可以保證圖片的精美畫質(zhì)，數(shù)據(jù)傳輸快，數(shù)據(jù)視覺效果好，充分體現(xiàn)了數(shù)字媒體相對于傳統(tǒng)媒體的實時性與高效性。

3 分形仿真引領(lǐng)教學(xué)改革

圖像與動畫、視頻是數(shù)字媒體專業(yè)進(jìn)行新媒體創(chuàng)新的主要載體，要培養(yǎng)面向新媒體時代的新型人才，需要打破傳統(tǒng)媒體的創(chuàng)作方式，不局限于繪制圖像、建模圖像的傳統(tǒng)方式，將媒體的創(chuàng)作與設(shè)計向數(shù)字化、動態(tài)化、交互化轉(zhuǎn)型是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)進(jìn)行教學(xué)改革的重要課題。

分形藝術(shù)以數(shù)學(xué)公式引領(lǐng)藝術(shù)的潮流，既可以對大自然的實物進(jìn)行仿真，又可以創(chuàng)新地設(shè)計具有分形美與混沌美的圖像與動畫視頻，拓展了數(shù)字化媒體的創(chuàng)新形式。數(shù)字分形研究融合了科學(xué)與藝術(shù)，力爭發(fā)揮科技的魅力，為藝術(shù)注入新的思潮與途徑，為數(shù)字藝術(shù)帶來了許多優(yōu)勢，也為數(shù)字媒體技術(shù)的教學(xué)革新帶來了新思路。

4 結(jié)語

該文針對數(shù)字媒體時代對多維、動態(tài)的數(shù)字化作品的需求，提出了應(yīng)用數(shù)字分形解決當(dāng)下數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才轉(zhuǎn)型所面臨的問題。數(shù)字分形研究融合了科學(xué)與藝術(shù)，力爭發(fā)揮科技的魅力，為藝術(shù)注入新的思潮與途徑，為數(shù)字藝術(shù)帶來了許多優(yōu)勢，為數(shù)字媒體技術(shù)的教學(xué)革新提供了新的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱華，姬翠翠.分形理論及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2] 王令中.藝術(shù)效應(yīng)與視覺心理——藝術(shù)視覺心理學(xué)[M].北京：人民美術(shù)出版社，2011.

[3] 徐桂楠.數(shù)字藝術(shù)設(shè)計中的科學(xué)美[J].科教文匯，2014（5）：132-133.

[4] 陶薇薇.基于數(shù)學(xué)分形生成數(shù)字藝術(shù)作品的方法研究[J].藝術(shù)品評，2017（1）：408.

[5] 朱海祥.基于IFS法的分形圖形生成及優(yōu)化設(shè)計[J].高師理科學(xué)刊，2016（36）：29-30.