基于人工智能的生成藝術在視覺藝術設計中的應用研究

孫明海 馬新悅 魏朝安

摘要：在計算機技術快速發展的今天，設計與人工智能的融合發展廣受關注。人工智能的生成藝術是結合計算機邏輯與設計師情感的產物，是設計師和藝術家以計算機為藝術媒介，通過計算機技術創造出的新的藝術形式。通過編寫程序、創造聲音或圖像的界面，以代碼實現與用戶之間的交流互動，推動數字設計從單向的視覺傳達轉變為雙向的人機交互。文章通過調研參考文獻和典型應用案例，對相關作品進行藝術解碼，旨在為人工智能的生成藝術與數字設計的結合提供有益參考。

關鍵詞：人工智能；視覺設計；生成藝術

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

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

1 生成藝術與數字設計

1.1 生成藝術的發展

生成藝術作為一種利用現代計算機技術的新方法，對藝術創作領域產生了深刻的影響。早期，計算機藝術指在個人計算機普及之前的計算機藝術。1952年，數學家兼藝術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，在當時產生了很大的影響［1］。

盡管計算機在當時的環境下尚未普及，但是那些對藝術充滿探索的藝術家們，早已將目光匯聚在計算機生成藝術上。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設計系統。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·內斯等計算機生成藝術的先驅，開始探索使用大型計算機、繪圖儀、算法創建視覺藝術作品。1965年，在生成計算機圖形學的展覽上，喬治·內斯和弗里德·納克展示了他們的計算機圖形藝術作品，兩位藝術家都使用了“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生的藝術。菲利普·加蘭特爾對生成藝術這樣定義：“生成式藝術是指藝術家運用一種系統，諸如自然語言規則、計算機程序、機器或者其他發明，讓這些系統在一定程度的自主性中完成藝術創作的過程。”

1.2 視覺藝術設計的發展

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

20世紀產生的計算機技術給各行各業帶來了革命性變化，人類社會由工業時代向數字時代轉變。數字技術的普及使信息的傳播速度得到顯著提升，視覺藝術的設計創作能通過數字技術和全新的設計媒介進行多元化創新。科技與藝術設計的不斷交叉融合，為視覺藝術的設計創作提供了全新的路徑。公共藝術與交互藝術等的興起，為視覺藝術的創作領域注入了新鮮血液，并隨著數字技術的普及應用而得到持續創新發展，給視覺藝術的創作帶來了前所未有的新方向，視覺設計的載體不再僅限于紙張等平面范圍，5G、大數據等技術的應用，使視覺設計的范圍不斷擴大。新技術是視覺藝術家進行創作的新方式，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家不可回避的新課題。

雖然數字技術在跨行業的融合發展中對視覺藝術設計創作的影響與日俱增，但是視覺藝術的設計創作仍無法完全脫離傳統視覺創作方式。目前，視覺藝術傳播的創新速度較數字技術的發展速度仍顯滯后，因此，數字媒介環境下的視覺藝術傳播須傳承傳統的視覺藝術，并結合現代數字科技展開融合共生式的創新，繼而將視覺藝術的發展引領至更高層次［2］。

2 生成藝術在視覺藝術創作中的應用

生成藝術以自由的方式展現不同文化和藝術家的藝術情趣，互聯網的普及賦予其世界性的文化特征。目前，生成藝術通過編程語言可以創造千千萬萬種可能性，無論是靜態的還是可交互的，都可以用編程語言實現新形式，創作出聲光兼備的交互式視覺藝術作品。本文通過研究生成藝術在視覺藝術創作中的應用，將其歸納為三個方面，即抽象藝術、分形藝術、互動藝術。

2.1 抽象藝術

藝術家在編寫代碼的過程中，制定規則并利用計算機編程完成計算，賦予作品新的可能。通過將設計目標編碼成規則或約束條件，形成相對應的數字模型。遵循代碼邏輯原則的生成藝術所設計的圖案紋理，在每一次重置的結果中都充滿了隨機性。著名計算機藝術家莫爾納認為，計算機藝術可以實現在技術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：“藝術家應用計算機程序，或一系列自然語言規則，或一個機器，或其他發明物，產生出一個具有一定自控性的過程，該過程的直接或間接結果是一個完整的藝術品。”

蘋果公司的流媒體平臺在2021年推出了一部頗具實驗性質的劇作《駭人來電》，這部劇的特別之處在于以電話聲音內容和抽象動畫視覺呈現。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

分形藝術圖形是分形藝術最主要的表現形式之一，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形態。分形藝術圖形具有自相似性、無限延展性等特性，它完美地融合了科學原理與藝術創作［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別，大樹與樹枝的這種關系在幾何形狀上被稱為自相似關系［4］。這種分形藝術現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合，將隨機性與計劃性相統一。通過曼德爾球等編寫好的分形藝術生成軟件選擇公式、調整參數，可以生成繁復華麗的分形圖案。分形藝術保留了傳統的平面構成方式，且充分運用計算機在紋樣造型、色彩構成、構圖方面的先進技術，為模擬創作思維及其實現提供了新的藝術形式［5］。

荷蘭的分形藝術家朱麗葉斯·賀雷修斯在2021年的作品《分形藝術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，通過不斷構型和自我復制，為三維動畫的視覺表現力提供了新的層次。在分形藝術構建的華麗世界中，通過調整參數得到了規律的繁復圖形，又探索了圖形運動的節奏美感，為設計的表達帶來了更多可能性。

2.3 互動藝術

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

《普朗克宇宙》是日本視覺藝術家池田亮司創作的互動藝術作品。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，會根據現場觀賞者的活動發生長短、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生聯系，從而延伸出形態各異的“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發生起伏變化，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，顯現出貝多芬交響曲中波瀾起伏的旋律。

3 生成藝術與視覺藝術創作的發展前景

3.1 人機協同

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

效率是生成藝術的另一個特點，在數字時代主要表現為數據更新快、更新周期短。傳統視覺藝術設計雖然在表現和細節上較突出，但是對于信息時代短周期、高效率的需求，則表現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計，可以大大縮短產品的創作周期，大大提高設計的生產效率，幫助設計師快速設計。

3.2 個性定制

視覺藝術創作一方面是藝術家的訴求，另一方面是用戶的需求。數字時代，用戶群體對設計的期望和需求發生了相應的變化，從傳統的注重外觀的設計逐步轉變為更關注事物的內容和體驗。因此，設計創作需要轉變為外觀與實用性的統一。

人類為計算機制定規則，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市場為例，生成藝術家們可以將自己編寫的代碼上鏈，而買家可以將創作過程和成品一并買下，完成全新的藝術體驗，并獲得獨一無二的藝術作品。生成藝術利用計算機代碼，通過大數據收集和編程算法等技術，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化代幣之一，就屬于典型的生成藝術，它由兩名軟件開發者用像素藝術生成器完成，并形成隨機的特征，打造獨一無二的藝術圖像。

3.3 數字人文

數字人文作為一種新的方法論，在視覺化藝術的研究領域正在被更多地采用。現代信息科技革新了藝術分析的范式，人工智能為機器賦予了藝術創作的能力［6］。視覺藝術家的創作本身具備對視覺藝術的審美性，將原有文化的文本闡釋轉變成看圖說話，能更好地將分析的結果、觀點用更具藝術美感的方式表現出來。而生成藝術可以通過人工智能，學習藝術家的表現方式，減少設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表現力。

此外，數字環境下的視覺藝術創作與傳統的藝術創作方式形成了鮮明的對比，生成藝術的發展使人文研究的傳播不再是單一介質的方式，數字技術的接入拓寬了視覺藝術媒介形式，將視覺藝術的圖、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果、概念、觀點用更具藝術美感和視覺表現力的方式呈現出來，拉近文化與受眾之間的距離，促進文化的傳播。

4 結語

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

參考文獻：

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

［2］ 武非，竇志春.數字媒介環境的視覺藝術傳播創新［J］.傳媒，2021（17）：56-58.

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

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

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

［6］ 金家琴，夏翠娟.數字人文在視覺化藝術領域的應用前沿：圖像藝術分析與計算機生成藝術［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：視覺傳達專業教學與設計實踐。

馬新悅（1998—），女，安徽合肥人，碩士在讀，研究方向：視覺傳達設計。

魏朝安（1994—），男，江蘇南京人，碩士在讀，研究方向：視覺傳達設計。