基于人工智能的生成藝術(shù)在視覺藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用研究

孫明海 馬新悅 魏朝安

摘要：在計算機技術(shù)快速發(fā)展的今天，設(shè)計與人工智能的融合發(fā)展廣受關(guān)注。人工智能的生成藝術(shù)是結(jié)合計算機邏輯與設(shè)計師情感的產(chǎn)物，是設(shè)計師和藝術(shù)家以計算機為藝術(shù)媒介，通過計算機技術(shù)創(chuàng)造出的新的藝術(shù)形式。通過編寫程序、創(chuàng)造聲音或圖像的界面，以代碼實現(xiàn)與用戶之間的交流互動，推動數(shù)字設(shè)計從單向的視覺傳達轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向的人機交互。文章通過調(diào)研參考文獻和典型應(yīng)用案例，對相關(guān)作品進行藝術(shù)解碼，旨在為人工智能的生成藝術(shù)與數(shù)字設(shè)計的結(jié)合提供有益參考。

關(guān)鍵詞：人工智能；視覺設(shè)計；生成藝術(shù)

中圖分類號：TP18；J524 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）16-0-03

0 引言

計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，推動了人類社會各個領(lǐng)域的改變，也深入了藝術(shù)領(lǐng)域，技術(shù)與藝術(shù)的有機結(jié)合成為當代的發(fā)展方向之一。2010年10月，中央美術(shù)學院美術(shù)館聯(lián)合英國維多利亞藝術(shù)博物館舉辦了“解碼與編碼——國際數(shù)字藝術(shù)展”。該展展出了大量由計算機編碼創(chuàng)作的數(shù)字互動設(shè)計，這是國際知名數(shù)字藝術(shù)家的作品首次整體在中國展出。2019年國內(nèi)數(shù)字藝術(shù)家林琨皓創(chuàng)作的作品《虛擬蝴蝶》，是以對抗生成網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)蝴蝶的演化程序，藝術(shù)家所設(shè)計的人機協(xié)同的工作方式每分鐘可生成12只不同樣式的蝴蝶。經(jīng)統(tǒng)計，不同紋理的蝴蝶總數(shù)已達80萬只，遠超現(xiàn)實世界20多萬的蝴蝶品種數(shù)量，任何一個參數(shù)改變都將生成不可預測的結(jié)果，在這個過程中，藝術(shù)家與計算機生成不斷地調(diào)整、融合，形成一個人機協(xié)同的自然生態(tài)。由此可見，計算機技術(shù)開始變成藝術(shù)創(chuàng)作的方法和靈感源泉，可以促使藝術(shù)家探索數(shù)理的和諧之美。在這種趨勢的推動下，藝術(shù)的主題和形式也有前所未有的變化，全新的視覺創(chuàng)作在藝術(shù)家們的不斷探索中展現(xiàn)出來。

1 生成藝術(shù)與數(shù)字設(shè)計

1.1 生成藝術(shù)的發(fā)展

生成藝術(shù)作為一種利用現(xiàn)代計算機技術(shù)的新方法，對藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域產(chǎn)生了深刻的影響。早期，計算機藝術(shù)指在個人計算機普及之前的計算機藝術(shù)。1952年，數(shù)學家兼藝術(shù)家拉波斯基在美國艾奧瓦州切羅基的桑福德博物館展出了他的系列抽象作品，并將其正式命名為“電子抽象”。此后，從1952年至1961年，這些作品還在美國其他地方和法國巡回展出，在當時產(chǎn)生了很大的影響［1］。

盡管計算機在當時的環(huán)境下尚未普及，但是那些對藝術(shù)充滿探索的藝術(shù)家們，早已將目光匯聚在計算機生成藝術(shù)上。1960年，德國的阿瑟本和費特利用鼠標和觸控筆推出了計算機繪畫。1962年，麻省理工學院誕生了世界上第一套電腦美術(shù)設(shè)計系統(tǒng)。德國斯圖加特大學馬克思本斯實驗室的工程師們，如弗里德·納克、喬治·內(nèi)斯等計算機生成藝術(shù)的先驅(qū)，開始探索使用大型計算機、繪圖儀、算法創(chuàng)建視覺藝術(shù)作品。1965年，在生成計算機圖形學的展覽上，喬治·內(nèi)斯和弗里德·納克展示了他們的計算機圖形藝術(shù)作品，兩位藝術(shù)家都使用了“生成”這個詞來描述作品的特征。這個詞當時被用來識別從計算機程序中產(chǎn)生的藝術(shù)。菲利普·加蘭特爾對生成藝術(shù)這樣定義：“生成式藝術(shù)是指藝術(shù)家運用一種系統(tǒng)，諸如自然語言規(guī)則、計算機程序、機器或者其他發(fā)明，讓這些系統(tǒng)在一定程度的自主性中完成藝術(shù)創(chuàng)作的過程。”

1.2 視覺藝術(shù)設(shè)計的發(fā)展

計算機技術(shù)的更新迭代為視覺藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)造了更多途徑，視覺藝術(shù)的設(shè)計媒介已從傳統(tǒng)媒介進入數(shù)字媒介領(lǐng)域，傳播的載體發(fā)生了革命性變化。視覺藝術(shù)設(shè)計的表達形式與受眾的審美理解處于互動平衡中，需要設(shè)計師運用數(shù)字媒介進行觀念的創(chuàng)造性表達。

20世紀產(chǎn)生的計算機技術(shù)給各行各業(yè)帶來了革命性變化，人類社會由工業(yè)時代向數(shù)字時代轉(zhuǎn)變。數(shù)字技術(shù)的普及使信息的傳播速度得到顯著提升，視覺藝術(shù)的設(shè)計創(chuàng)作能通過數(shù)字技術(shù)和全新的設(shè)計媒介進行多元化創(chuàng)新。科技與藝術(shù)設(shè)計的不斷交叉融合，為視覺藝術(shù)的設(shè)計創(chuàng)作提供了全新的路徑。公共藝術(shù)與交互藝術(shù)等的興起，為視覺藝術(shù)的創(chuàng)作領(lǐng)域注入了新鮮血液，并隨著數(shù)字技術(shù)的普及應(yīng)用而得到持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，給視覺藝術(shù)的創(chuàng)作帶來了前所未有的新方向，視覺設(shè)計的載體不再僅限于紙張等平面范圍，5G、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用，使視覺設(shè)計的范圍不斷擴大。新技術(shù)是視覺藝術(shù)家進行創(chuàng)作的新方式，同時要注重社會實際意義和受眾的接受程度，這些也成為視覺藝術(shù)家不可回避的新課題。

雖然數(shù)字技術(shù)在跨行業(yè)的融合發(fā)展中對視覺藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)作的影響與日俱增，但是視覺藝術(shù)的設(shè)計創(chuàng)作仍無法完全脫離傳統(tǒng)視覺創(chuàng)作方式。目前，視覺藝術(shù)傳播的創(chuàng)新速度較數(shù)字技術(shù)的發(fā)展速度仍顯滯后，因此，數(shù)字媒介環(huán)境下的視覺藝術(shù)傳播須傳承傳統(tǒng)的視覺藝術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字科技展開融合共生式的創(chuàng)新，繼而將視覺藝術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)至更高層次［2］。

2 生成藝術(shù)在視覺藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用

生成藝術(shù)以自由的方式展現(xiàn)不同文化和藝術(shù)家的藝術(shù)情趣，互聯(lián)網(wǎng)的普及賦予其世界性的文化特征。目前，生成藝術(shù)通過編程語言可以創(chuàng)造千千萬萬種可能性，無論是靜態(tài)的還是可交互的，都可以用編程語言實現(xiàn)新形式，創(chuàng)作出聲光兼?zhèn)涞慕换ナ揭曈X藝術(shù)作品。本文通過研究生成藝術(shù)在視覺藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用，將其歸納為三個方面，即抽象藝術(shù)、分形藝術(shù)、互動藝術(shù)。

2.1 抽象藝術(shù)

藝術(shù)家在編寫代碼的過程中，制定規(guī)則并利用計算機編程完成計算，賦予作品新的可能。通過將設(shè)計目標編碼成規(guī)則或約束條件，形成相對應(yīng)的數(shù)字模型。遵循代碼邏輯原則的生成藝術(shù)所設(shè)計的圖案紋理，在每一次重置的結(jié)果中都充滿了隨機性。著名計算機藝術(shù)家莫爾納認為，計算機藝術(shù)可以實現(xiàn)在技術(shù)上拓寬繪畫的形式色彩的可能性，促進視覺空間的拓展，且計算機能鼓勵人們以一種新的方式去思考［3］。菲利普·加蘭特教授解釋：“藝術(shù)家應(yīng)用計算機程序，或一系列自然語言規(guī)則，或一個機器，或其他發(fā)明物，產(chǎn)生出一個具有一定自控性的過程，該過程的直接或間接結(jié)果是一個完整的藝術(shù)品?！?/p>

蘋果公司的流媒體平臺在2021年推出了一部頗具實驗性質(zhì)的劇作《駭人來電》，這部劇的特別之處在于以電話聲音內(nèi)容和抽象動畫視覺呈現(xiàn)。而這些簡單的線條、幾何圖形在傳達情緒和表達信息方面做到了準確無誤，觀眾不僅不會因畫面過于抽象而喪失興趣，反而還被賦予了更大的想象空間，使作品的驚悚程度直接翻倍。而這些與臺詞、情緒表達完美貼合的抽象動畫，形成了獨特的視覺美感。

2.2 分形藝術(shù)

分形藝術(shù)圖形是分形藝術(shù)最主要的表現(xiàn)形式之一，通過計算機的加工處理，最終生成富有自然哲理和審美情趣的視覺藝術(shù)形態(tài)。分形藝術(shù)圖形具有自相似性、無限延展性等特性，它完美地融合了科學原理與藝術(shù)創(chuàng)作［3］。如一棵參天大樹與自身的樹枝及樹枝上的枝杈，在形狀上沒有太大的區(qū)別，大樹與樹枝的這種關(guān)系在幾何形狀上被稱為自相似關(guān)系［4］。這種分形藝術(shù)現(xiàn)在能借助計算機算法編程，將視覺中的自然元素與人工元素相結(jié)合，將隨機性與計劃性相統(tǒng)一。通過曼德爾球等編寫好的分形藝術(shù)生成軟件選擇公式、調(diào)整參數(shù)，可以生成繁復華麗的分形圖案。分形藝術(shù)保留了傳統(tǒng)的平面構(gòu)成方式，且充分運用計算機在紋樣造型、色彩構(gòu)成、構(gòu)圖方面的先進技術(shù)，為模擬創(chuàng)作思維及其實現(xiàn)提供了新的藝術(shù)形式［5］。

荷蘭的分形藝術(shù)家朱麗葉斯·賀雷修斯在2021年的作品《分形藝術(shù)9》中，基于分形幾何學和計算機的強大運算能力，將審美再塑造，通過不斷構(gòu)型和自我復制，為三維動畫的視覺表現(xiàn)力提供了新的層次。在分形藝術(shù)構(gòu)建的華麗世界中，通過調(diào)整參數(shù)得到了規(guī)律的繁復圖形，又探索了圖形運動的節(jié)奏美感，為設(shè)計的表達帶來了更多可能性。

2.3 互動藝術(shù)

互動藝術(shù)是與計算機技術(shù)結(jié)合的綜合系統(tǒng)。人與裝置之間的互動是雙向的、循環(huán)往復的，形成了一個信息交流的系統(tǒng)。由藝術(shù)家設(shè)定框架和原則，通過計算機技術(shù)，將交互程序嵌入藝術(shù)裝置作品中，并通過新奇的外在形式吸引和鼓勵觀眾參與交互，在交互過程中實現(xiàn)參與者與作品、創(chuàng)作者之間的多維交互，完成情感的溝通和交流，實現(xiàn)其審美價值。

《普朗克宇宙》是日本視覺藝術(shù)家池田亮司創(chuàng)作的互動藝術(shù)作品。該作品擁有一個形似鋼琴的地面視頻投影，通過對聲音的解析，將頻率、振幅大小等聲音藝術(shù)元素融入巨大的地面投影中，屏幕上那些類似于黑白琴鍵的線條畫面，會根據(jù)現(xiàn)場觀賞者的活動發(fā)生長短、粗細的不同變化，利用觀賞者與作品的互動使聲音與投影產(chǎn)生聯(lián)系，從而延伸出形態(tài)各異的“聲音圖形”，使觀賞者更能感受到作品的生命力，使體驗變得更立體和完整。

上海音樂廳在貝多芬誕辰250周年之際，舉辦了“貝多芬的色彩”的互動體驗展，作品顯示在一面長達20米的色彩互動水墨墻上，通過捕捉觀眾的運動軌跡，水墨墻上的圖案會對應(yīng)發(fā)生起伏變化，通過觀眾行為動作的介入和交互，觀眾真正參與其中，成為貝多芬交響曲的一部分，與貝多芬的情緒融為一體，顯現(xiàn)出貝多芬交響曲中波瀾起伏的旋律。

3 生成藝術(shù)與視覺藝術(shù)創(chuàng)作的發(fā)展前景

3.1 人機協(xié)同

在以人工智能為代表的數(shù)字化高科技信息時代背景下，數(shù)據(jù)的內(nèi)容變得信息量龐大且種類繁多，且傳統(tǒng)設(shè)計在數(shù)據(jù)的處理上顯然力不從心，同時，傳統(tǒng)設(shè)計流程中存在大量的重復性工作。而生成藝術(shù)能利用定量思維，從而量化數(shù)據(jù)，并分析出一定的規(guī)律，批量處理重復或固定的操作，這能使設(shè)計師更關(guān)注設(shè)計的創(chuàng)作方面。

效率是生成藝術(shù)的另一個特點，在數(shù)字時代主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)更新快、更新周期短。傳統(tǒng)視覺藝術(shù)設(shè)計雖然在表現(xiàn)和細節(jié)上較突出，但是對于信息時代短周期、高效率的需求，則表現(xiàn)出精力與需求不呈正比的問題。在這種情況下，通過訓練計算機進行生成設(shè)計，可以大大縮短產(chǎn)品的創(chuàng)作周期，大大提高設(shè)計的生產(chǎn)效率，幫助設(shè)計師快速設(shè)計。

3.2 個性定制

視覺藝術(shù)創(chuàng)作一方面是藝術(shù)家的訴求，另一方面是用戶的需求。數(shù)字時代，用戶群體對設(shè)計的期望和需求發(fā)生了相應(yīng)的變化，從傳統(tǒng)的注重外觀的設(shè)計逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楦P(guān)注事物的內(nèi)容和體驗。因此，設(shè)計創(chuàng)作需要轉(zhuǎn)變?yōu)橥庥^與實用性的統(tǒng)一。

人類為計算機制定規(guī)則，計算機隨后利用算法生成新的形式、想法、模式。以當下流行的加密藝術(shù)市場為例，生成藝術(shù)家們可以將自己編寫的代碼上鏈，而買家可以將創(chuàng)作過程和成品一并買下，完成全新的藝術(shù)體驗，并獲得獨一無二的藝術(shù)作品。生成藝術(shù)利用計算機代碼，通過大數(shù)據(jù)收集和編程算法等技術(shù)，能很好地滿足用戶的個性化需求。加密朋克作為全球最早的非同質(zhì)化代幣之一，就屬于典型的生成藝術(shù)，它由兩名軟件開發(fā)者用像素藝術(shù)生成器完成，并形成隨機的特征，打造獨一無二的藝術(shù)圖像。

3.3 數(shù)字人文

數(shù)字人文作為一種新的方法論，在視覺化藝術(shù)的研究領(lǐng)域正在被更多地采用?，F(xiàn)代信息科技革新了藝術(shù)分析的范式，人工智能為機器賦予了藝術(shù)創(chuàng)作的能力［6］。視覺藝術(shù)家的創(chuàng)作本身具備對視覺藝術(shù)的審美性，將原有文化的文本闡釋轉(zhuǎn)變成看圖說話，能更好地將分析的結(jié)果、觀點用更具藝術(shù)美感的方式表現(xiàn)出來。而生成藝術(shù)可以通過人工智能，學習藝術(shù)家的表現(xiàn)方式，減少設(shè)計過程中批量化和重復性的工作，使文化傳播更直觀且富有藝術(shù)表現(xiàn)力。

此外，數(shù)字環(huán)境下的視覺藝術(shù)創(chuàng)作與傳統(tǒng)的藝術(shù)創(chuàng)作方式形成了鮮明的對比，生成藝術(shù)的發(fā)展使人文研究的傳播不再是單一介質(zhì)的方式，數(shù)字技術(shù)的接入拓寬了視覺藝術(shù)媒介形式，將視覺藝術(shù)的圖、聲、文等要素同時融入人文研究中，能更好地將量化分析的結(jié)果、概念、觀點用更具藝術(shù)美感和視覺表現(xiàn)力的方式呈現(xiàn)出來，拉近文化與受眾之間的距離，促進文化的傳播。

4 結(jié)語

生成藝術(shù)為視覺藝術(shù)創(chuàng)作帶來了全新的可能性，是藝術(shù)觀念的提升，是科學技術(shù)飛快發(fā)展的孵化物，并為設(shè)計資源的合理運用與整個設(shè)計系統(tǒng)的運作提供了新的解決方案。在今天，計算機技術(shù)的發(fā)展使設(shè)計師和藝術(shù)家的創(chuàng)作變得更方便和靈活，也帶來了無限的驚喜和可能性。生成藝術(shù)不僅能獨立完成靜態(tài)圖案和動態(tài)圖形，還能與硬件設(shè)施聯(lián)合實現(xiàn)互動藝術(shù)，真正達到藝術(shù)與技術(shù)的完美融合。生成藝術(shù)的發(fā)展依舊是未知的，但隨著創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，藝術(shù)與設(shè)計的關(guān)系并不只停留在過去和現(xiàn)在的借鑒中，還有無限的未來。我們相信會有更多人運用計算機技術(shù)等新的工具去發(fā)展和創(chuàng)新藝術(shù)，突破與創(chuàng)新設(shè)計的邊界，未來將充滿無數(shù)的可能性。

參考文獻：

［1］ 趙炎.從畫布到屏幕：作為抽象藝術(shù)的數(shù)字圖像與計算機藝術(shù)的發(fā)端［J］.藝術(shù)評論，2019（2）：33-39.

［2］ 武非，竇志春.數(shù)字媒介環(huán)境的視覺藝術(shù)傳播創(chuàng)新［J］.傳媒，2021（17）：56-58.

［3］ 張昆.論生成藝術(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用［J］.計算機工程與應(yīng)用，2006（20）：47-50.

［4］ 張文濤.分形藝術(shù)圖形在圖形創(chuàng)意中的應(yīng)用及其審美價值探析［J］.美與時代，2018（4）：51-53.

［5］ 吳衛(wèi).分形藝術(shù)視角下的德羅斯特效應(yīng)研究［J］.包裝工程，2019（12）：92-96.

［6］ 金家琴，夏翠娟.數(shù)字人文在視覺化藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前沿：圖像藝術(shù)分析與計算機生成藝術(shù)［J］.圖書館雜志，2021，40（6）：101-109，132.

作者簡介：孫明海（1968—），男，湖北武漢人，碩士，教授，研究方向：視覺傳達專業(yè)教學與設(shè)計實踐。

馬新悅（1998—），女，安徽合肥人，碩士在讀，研究方向：視覺傳達設(shè)計。

魏朝安（1994—），男，江蘇南京人，碩士在讀，研究方向：視覺傳達設(shè)計。