基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作

摘" 要：在信息技術(shù)的推動(dòng)下，人工智能（AI）逐漸成為現(xiàn)代社會(huì)的重要標(biāo)志。在數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作中，人工智能具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以幫助藝術(shù)家創(chuàng)作出更好的作品。該研究旨在研究基于人工智能計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作，分析數(shù)字媒體藝術(shù)與人工智能相結(jié)合的可能性，并探討人工智能與數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作相結(jié)合的積極作用。提出一種基于人工智能的支持向量機(jī)（SVM）算法，并對(duì)基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

關(guān)鍵詞：人工智能；計(jì)算機(jī)；數(shù)字媒體；支持向量機(jī)；實(shí)驗(yàn)分析

中圖分類號(hào)：TP391.41" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）17-0059-04

Abstract： With the promotion of information technology， artificial intelligence （AI） has gradually become an important symbol of modern society. In the creation of digital media art， artificial intelligence has unique advantages and can help artists create better works. The purpose of this study is to study the artistic creation of digital media based on artificial intelligence computer-aided technology. This study analyzes the possibility of combining digital media art with artificial intelligence， and discusses the positive role of the combination of artificial intelligence and digital media art creation. A support vector machine（SVM） algorithm based on artificial intelligence is proposed， and an experimental analysis of computer-aided digital media art creation based on artificial intelligence is carried out.

Keywords： artificial intelligence; computer; digital media; support vector machine; experimental analysis

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)藝術(shù)形式越來越少。雖然現(xiàn)有的數(shù)字媒體藝術(shù)形式多樣，但由于藝術(shù)家不了解技術(shù)和市場需求，導(dǎo)致存在表現(xiàn)形式單一、缺乏生命力、藝術(shù)性不足等問題[1]。當(dāng)前，人工智能（AI）已逐漸成為現(xiàn)代社會(huì)的重要標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助藝術(shù)創(chuàng)作逐漸成為藝術(shù)家實(shí)現(xiàn)創(chuàng)作和創(chuàng)新的重要手段。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以幫助藝術(shù)家實(shí)現(xiàn)藝術(shù)創(chuàng)作[2]。而基于人工智能的數(shù)字媒體藝術(shù)是現(xiàn)代文化創(chuàng)新發(fā)展的新方向，在人工智能領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用前景[3]。因此，在科技發(fā)展的大背景下，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作進(jìn)行創(chuàng)新和完善是十分必要的。

在當(dāng)代，數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作活動(dòng)與傳統(tǒng)藝術(shù)創(chuàng)作方式的界限已經(jīng)逐漸模糊。同時(shí)，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和智能時(shí)代的到來，人類社會(huì)將逐步進(jìn)入信息時(shí)代，也將進(jìn)入藝術(shù)時(shí)代[4]。人工智能技術(shù)的突破必將推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與發(fā)展，也將為未來人類社會(huì)的發(fā)展帶來新的可能[5]。在信息時(shí)代背景下，智能創(chuàng)作成為人工智能與數(shù)字媒體藝術(shù)結(jié)合衍生出的一種新的創(chuàng)作方式[6]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用日益廣泛，人工智能為數(shù)字媒體藝術(shù)帶來了新的活力[7]。因此，計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作在未來社會(huì)發(fā)展過程中將具有重要意義。

為解決數(shù)字媒體藝術(shù)表現(xiàn)形式單一、缺乏生命力、藝術(shù)性不足等問題，本文提出了基于人工智能的支持向量機(jī)（SVM）算法，以拓展創(chuàng)作者的想象空間。探討了數(shù)字媒體技術(shù)的公共藝術(shù)表現(xiàn)形式，分析了數(shù)字媒體藝術(shù)與人工智能技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作模擬實(shí)驗(yàn)。

1" 基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助方法

基于人工智能的支持向量機(jī)（SVM）是一種能夠解決非線性和高維問題的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，是解決分類問題的一種有效方法。將SVM應(yīng)用于圖像分析、圖像識(shí)別、模式識(shí)別等領(lǐng)域也具有重要意義[8]。此外，SVM對(duì)非線性問題具有較強(qiáng)的處理能力。

對(duì)于在數(shù)字媒體藝術(shù)中創(chuàng)造高維圖像，支持向量機(jī)可以提供很好的幫助。為了求解一個(gè)非線性問題，可以將其轉(zhuǎn)化為另一個(gè)空間中的線性問題，并在該空間中得到最優(yōu)或廣義的最優(yōu)分類[9]。由于超平面優(yōu)化分類方法的特點(diǎn)，該方法只需要進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算。如果利用原始空間變量可以直接得到變換空間的內(nèi)積，那么即使變換空間的維數(shù)大大增加，優(yōu)化后的超平面問題的計(jì)算量也不會(huì)增加。

本文利用非線性映射ω（·）Tf→Tfj。該方法使用空間的內(nèi)部乘積，即ω（c0），ω（ck），并且沒有獨(dú)立的ω（·）。因此，可以找到一個(gè)函數(shù)

因此，在高維空間中，只需要內(nèi)積操作。內(nèi)積運(yùn)算可以使用原始空間的一個(gè)函數(shù)來完成，而不考慮特定的非線性映射ω（·）T f→T fj。

如果定義了轉(zhuǎn)換后的內(nèi)積操作，則不需要進(jìn)行這樣的轉(zhuǎn)換。統(tǒng)計(jì)學(xué)理論指出，如果一個(gè)核函數(shù)L（c，c'）滿足Mercer條件，則可以作為內(nèi)積。Mercer條件：對(duì)于任何對(duì)稱函數(shù)L（c，c'），是特征空間內(nèi)內(nèi)積運(yùn)行的充要條件。對(duì)于任何ω（c）≠0和∫w2（c）dclt;∞，均有

在最優(yōu)分類表中，如果將點(diǎn)積更改為L（c，c'），則將原始特征空間轉(zhuǎn)換為一個(gè)新的特征空間。最優(yōu)函數(shù)變?yōu)?/p>

則判別函數(shù)為

該算法的其他條件保持不變，因此為二類分類SVM。SVM的分類函數(shù)類似于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其輸出由幾個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的線性組合而成。第一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于輸入樣本和支持向量的內(nèi)積。因此，也被稱為支持向量網(wǎng)絡(luò)。使用不同的內(nèi)積函數(shù)生成不同的SVM算法。內(nèi)積函數(shù)主要有3種類型。

1）采用一個(gè)多項(xiàng)式形式的核函數(shù)，即

2）采用徑向基核函數(shù)，即

所得到的SVM是一種基于徑向基函數(shù)的分類方法。其基函數(shù)的中心對(duì)應(yīng)于支持向量，該算法可以自動(dòng)計(jì)算出其輸出權(quán)重。

3）用一個(gè)s型核函數(shù)作為內(nèi)積，即

SVM是一個(gè)多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其不僅有一個(gè)權(quán)值，而且可以根據(jù)算法自動(dòng)確定網(wǎng)絡(luò)中隱藏節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，從而為數(shù)字媒體藝術(shù)的創(chuàng)造者提供一個(gè)更廣闊的思路。

2" 計(jì)算機(jī)輔助數(shù)碼媒體藝術(shù)創(chuàng)作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

數(shù)字媒體藝術(shù)不僅是一種傳統(tǒng)藝術(shù)形式，也是以計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的多種媒體藝術(shù)形式。由于數(shù)字媒體使用統(tǒng)一的數(shù)字工具和技術(shù)語言，數(shù)字媒體的基本表現(xiàn)要素是相互關(guān)聯(lián)的。為了更好地探索基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作的效果，本研究選取了6件數(shù)字媒體藝術(shù)作品進(jìn)行創(chuàng)作（圖1）。其中，3件作品（A、B、C）采用基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)作，另外3件作品（D、E、F）采用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)作。最后，8位藝術(shù)創(chuàng)作專家從數(shù)字媒體藝術(shù)表現(xiàn)元素的5個(gè)方面：數(shù)字動(dòng)畫、數(shù)字音效、數(shù)字特技、數(shù)字質(zhì)感、數(shù)字色彩對(duì)6件作品進(jìn)行了評(píng)分，滿分為100分。

2.2" 數(shù)字動(dòng)畫

在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫中，可以利用計(jì)算機(jī)上的虛擬攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的表現(xiàn)，也可以根據(jù)藝術(shù)家自己的意愿自由地制作動(dòng)作。數(shù)字動(dòng)畫的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的軟件和硬件上，而動(dòng)畫的動(dòng)態(tài)效果則取決于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫軟件和硬件的差異。

虛擬攝像機(jī)可以從不同角度進(jìn)行拍攝，從而使攝像機(jī)的動(dòng)作更加靈活自由。真實(shí)場景中的攝像機(jī)在位置、方向、角度和焦距等方面有多種變化，從而形成各種動(dòng)態(tài)圖像。虛擬攝像機(jī)也有位置、方向、角度和焦距等變化。但二者的區(qū)別在于，虛擬攝像機(jī)的變化完全取決于計(jì)算機(jī)的操作，這就使其超越了物理實(shí)體的限制，達(dá)到了真正的自由度。通常物理攝像機(jī)很難旋轉(zhuǎn)180°。但在計(jì)算機(jī)中，可以360°無死角旋轉(zhuǎn)。此外，復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法可用于在計(jì)算機(jī)上隨意創(chuàng)建動(dòng)作。因此，數(shù)字動(dòng)畫有了一種新的動(dòng)態(tài)形式。圖2（a）為基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，圖2（b）為傳統(tǒng)人工制作技術(shù)。

在基于人工智能計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的創(chuàng)作中，藝術(shù)作品A、B 和 C 的數(shù)字動(dòng)畫得分在80分至90分之間。其中，作品A的平均得分為84.8 分，作品B的平均得分為 82.6 分，作品 C 的平均得分為85.1分。在使用傳統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)作的情況下，藝術(shù)作品D、E和F的數(shù)字動(dòng)態(tài)得分介于60分和70分之間。其中，D作品的平均得分為64.6 分，E作品的平均得分為64.4 分，F(xiàn)作品的平均得分為64.8 分?；谌斯ぶ悄苡?jì)算機(jī)輔助技術(shù)創(chuàng)作的作品的數(shù)字動(dòng)畫表現(xiàn)出了人們從未體驗(yàn)過的動(dòng)作，給人們帶來了更自由的空間表現(xiàn)方式，從而提高了藝術(shù)的時(shí)間和空間表現(xiàn)力。

2.3" 數(shù)字音頻效果

聲音是電影藝術(shù)傳播的另一個(gè)組成部分，其藝術(shù)魅力不亞于影像。聲音蘊(yùn)含著人類的語言。利用聲學(xué)的形態(tài)，影視作品可以呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的時(shí)空結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)畫面的時(shí)空聯(lián)系，豐富畫面的空間層次和內(nèi)涵。聲音還可以成為表達(dá)人物情感的自由因素，使影視作品表現(xiàn)出更多的內(nèi)心活動(dòng)，從而使人物的個(gè)性更加豐富，情感更加細(xì)膩。如今，隨著高科技的發(fā)展，音頻的制作已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，聲音數(shù)字化的趨勢也已經(jīng)開始。

數(shù)字音頻的處理是對(duì)模擬聲音信號(hào)進(jìn)行采樣、量化并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。模擬音頻信號(hào)的連續(xù)時(shí)間分散是通過采樣完成的，而連續(xù)幅度則是通過量化完成的。因此，數(shù)字音頻的質(zhì)量一般由2個(gè)參數(shù)來表示，即采樣頻率和量化數(shù)字。采樣頻率基于奈奎斯特原理。采樣頻率不應(yīng)低于最大頻率的2倍，這樣才能將數(shù)字音頻還原為原始聲音。隨著量化單元數(shù)量的增加，音頻信號(hào)的質(zhì)量可以得到改善，但需要更多的內(nèi)存。圖3（a）是基于人工智能的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，圖3（b）是傳統(tǒng)制作技術(shù)。

在基于人工智能計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的創(chuàng)作中，作品A、B和C的數(shù)字音頻得分介于82分和92分之間。其中，作品A的平均分為87.7分，作品B的平均分為86.9分，作品C的平均分為85.7分。在使用傳統(tǒng)制作技術(shù)創(chuàng)作的情況下，D、E和F作品的數(shù)字音效得分介于61分和71分之間。其中，D作品的平均得分為66.6分，E作品的平均得分為65.4分，F(xiàn)作品的平均得分為68.0分?；谌斯ぶ悄苡?jì)算機(jī)輔助技術(shù)創(chuàng)作的作品數(shù)字音效音質(zhì)好、失真小、信噪比高、動(dòng)態(tài)范圍大、聲道分離度高。此外，只要在電腦上安裝數(shù)字音頻處理軟件，就可以對(duì)聲音進(jìn)行錄制和處理。在音頻數(shù)字化的基礎(chǔ)上，創(chuàng)作者可以享受到極大的自由度，人們也可以享受到非常震撼的音頻效果。

3" 結(jié)論

基于人工智能的數(shù)字媒體藝術(shù)創(chuàng)作，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)，制作和表現(xiàn)數(shù)字媒體作品的一種創(chuàng)作。數(shù)字媒體藝術(shù)是一個(gè)年輕、多元、快速發(fā)展的藝術(shù)領(lǐng)域。而基于人工智能計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)創(chuàng)作的作品的數(shù)字動(dòng)畫表現(xiàn)出了人們從未體驗(yàn)過的動(dòng)作，給人們帶來了更自由的空間表現(xiàn)方式，從而提高了藝術(shù)的時(shí)間和空間表現(xiàn)力。

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