淺析數字媒體藝術的發生與發展

【摘要】數字媒體藝術的發展隨著計算機技術的進步蓬勃發展，從數學家使用電腦創作單色電子抽象作品到普通人使用手機參與數字媒體藝術創作。數字媒體藝術作品已經無處不在，包括數字化后的攝影、繪畫、電視、電影、二維動畫等領域，以及新興的游戲、數字特效、三維動畫、虛擬現實等領域。數字媒體藝術的范疇已經超出了“計算機”藝術本身，未來數字媒體藝術的發展仍然離不開科學技術的深度發展，與更多領域產生交集。

【關鍵詞】電子抽象；數字技術與藝術；融合發展

【中圖分類號】J0 " " "【文獻標識碼】A 【文章編號】2097-2261（2024）18-0052-04

【DOI】10.20133/j.cnki.CN42-1932/G1.2024.18.014

【基金項目】“基于動畫教學視角下的山西面食文化研究”（項目編號：2023W264）。

一、數字媒體的誕生與抽象藝術

（一）數字媒體的誕生

數字媒體藝術發生的基礎是計算機技術的發展，早在19世紀作為差分機（機械精密計算機）發明者英國數學家貝爾奇助手的埃達·奧格斯塔（著名英國詩人拜倫之女）在差分機建造的過程中就預見了計算機可以用來進行藝術創作。而計算機的發明已經可以追溯到古希臘時期了，當代考古學家用現代手段對幾件青銅制造的齒輪狀文物殘塊進行科學分析后，認為它是世界上最古老的機械計算機，可以做復雜精確的計算，有類似手表的指針用于指示太陽、月亮和行星的相對位置，同時通過計算預言十幾年后天蝕的具體時間段、影子投影的方向，甚至可以計算出天蝕時顏色的變化，還可以計算古代奧林匹克運動會的時間。根據齒輪殘塊的大小推斷，它的體積還沒有現代筆記本電腦大。

類似的“機械計算機”在18世紀70年代也曾出現，確切地說是距今發現最古老的機器人，這系列機器人與藝術的關系非常緊密不僅能寫字、畫畫，還會彈鋼琴。根據《哈芬頓郵報》報道，這系列的機器人是18世紀70年代開始，被皮埃爾·雅克·德羅（Pierre Jaquet-Droz）——一名瑞士鐘表匠和他的兒子制造出來的，它們的外觀就像精致的陶瓷娃娃一樣，其中名叫“作家”的寫字機器人，由6000多個零件組成，內部設置40個可替換的凸輪，通過替換凸輪，機器人能夠自己蘸墨汁，還能寫出不同的語句，與現代電腦編程類似，因此被不少科學家視為現代計算機的始祖。我國故宮也有一款類似的寫字機器人鐘，是英國鐘表家威廉的作品。機械計算機（差分機）的理念后期雖然曾經離現代計算機很近但最終因為配套技術在當時的工業條件下無法滿足實驗的要求以及耗資巨大無法得到進一步投資的原因最終戛然而止。

1904年英國物理學家弗萊明制作了世界第一支電子管并注冊專利（1883年托馬斯·愛迪生在偶然的情況下發現了相同的現象，注冊了專利“愛迪生效應”但沒有進行深入研究），弗萊明讓“愛迪生效應”有了實用價值，并成為早期現代計算機最重要的組成部分。真正意義上的第一臺現代電子計算機誕生于1946年美國賓夕法尼亞大學，名為ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）。當然現代計算機最初并不是為藝術而生的，就像上面提到的古希臘機械計算機一樣它的誕生有特殊的使命，現代計算機的雛形最早作為軍事需求用于破譯敵軍密碼。而ENIAC的誕生同樣用于美國軍方進行彈道研究和計算。從古希臘機械計算機到差分機再到ENIAC，計算機（數字媒體）的誕生可以說是人類文明的結晶也是必然產物。

（二）抽象藝術—電子抽象

同時隨著科技的進步，照相機、攝像機相繼出現，寫實藝術的發展走向沒落，藝術家也從早期的藝術工匠中剝離出來，開始從事專門的藝術創作，并不斷嘗試用不完全寫實的手法進行藝術創作。20世紀上半葉，人類經歷了兩次世界大戰，西方新銳藝術家們敏銳地感知時代的變化，先后出現超現實主義、象征主義、意識流、表現主義、印象派音樂、抽象派繪畫、立體主義等藝術流派。放棄寫實成為這些流派的共同點，嘗試用純粹的藝術語言進行藝術創作并把自己的感受通過作品表達出來。其中有許多藝術家具有多重身份，身為著名的貝爾實驗室（Bell Labs）數學家的本·拉波斯基就是其中的一員，拉波斯基有著敏銳的藝術感知力和創作欲望，受現代藝術流派思想的印象，他自己組裝真空管電腦，借助磁場偏轉電子光束投射到示波器CRT的熒光屏上，產生出各種數學曲線，再用高速膠片把獲取的圖像拍攝下來，創作出一系列“電子抽象”作品。維基百科稱他為“電子藝術的先驅”。他的早期系列作品《電子抽象》也成為計算機藝術的起點。

同時期的還涌現出一批兼具科學家身份的藝術家，他們使用自己研發的計算機設備進行藝術創作，受限于當時計算機技術和相關配套器材的性能限制，導致他們的作品都屬電子抽象領域。1965年，有三位兼具科學家身份的計算機藝術家，舉辦了各自的計算機藝術展覽，他們是美國的邁克·諾爾、德國的喬治·尼斯和弗雷德·納克，他們不僅創作了很多電子抽象作品，同時也在計算機藝術理論和批評方面頗有建樹。

邁克·諾爾與拉波斯基一樣是在美國貝爾實驗室工作的數學家，他在計算機藝術批評方面頗有見解，他質疑早期計算機藝術“只是被用來模擬傳統藝術作品的效果，而不是追求一種新的藝術語言所應傳達的獨特性和生命力”。他的質疑為探索計算機藝術的獨特性開辟了新的思路。弗雷德·納克，1972年開始任教于不來梅大學，研究計算機交互影像、數字媒體和計算機藝術。最早在他著作《信息美學》中論述了數學信息學與美學的關系，為兩者間搭建了理論橋梁。喬治·尼斯，1968年完成了他的博士論文《計算機生成圖像》認為生成藝術和設計是新的藝術運動，后成為德國埃朗根（Erlangen）大學的教授，一生培養了許多新生代的數字藝術家和研究者，于2016年1月3日去世，后期專注于數字藝術制作和數字著色問題的研究。正因為有數字藝術先驅在計算藝術創作技術和理論上的貢獻，為后期數字媒體藝術蓬勃發展提供了前進的動力。

二、數字技術與藝術相互融合發展

（一）第一個“三維交互式圖形系統”產生的效應

計算機技術的發展速度超乎我們的想象，1945-1951年麻省理工學院在美國軍方的授意下由杰伊·弗萊斯特帶隊研發了一款叫做“旋風”的計算機，機如其名，它是第一臺使用圖形顯示器作為輸出設備的計算機，是第一個能在大屏幕示波器顯示實時接收的遠程信號數據轉化的圖形文字，當時運算速度最快的計算機。這個項目中一個被稱為“光筆”（light pen）的輸入設備，利用其先進的顯示功能使程序員通過“光筆”在屏幕上點擊可視化的飛行軌跡顯示飛機相關信息進行實時交互。該款計算機被納入美國空軍SAGE（“半自動地面環境”）防空系統，成為其中的一部分。“旋風”計算機成為美軍使用壽命最長的計算機之一。旋風計算機可以說為早期數字媒體藝術的發展定好了基調，圖形顯示器加“光筆”輸入設備，從理論上滿足了繪圖輸入的基本要求。

1958年，韋斯利·克拉克和麻省理工學院林肯實驗室的幾位科學家和工程師一起在旋風一號的基礎上采用體積很小，功率消耗低的晶體管（一種點接觸型的鍺晶體管，1947年12月，由貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組研制成功）代替體積大、功率消耗大的電子管等關鍵技術研發出使用了圖形控制臺的TX-1和TX-2計算機。這些小型化新型計算機雖然存在很多問題，但具備更復雜的顯示圖形界面和互動操作功能，基于這種新計算機的強大的人機交互能力，第一個人機圖形交互軟件“畫板”（Sketchpad）由伊凡·蘇澤蘭（Ivan Sutherland）博士使用TX-2計算機于1962年研究成功，發布面世。

在“畫板”軟件中可以借助“光筆”直接在屏幕上創建、移動、旋轉、縮放、復制并儲存線框圖形（包括線段、曲線、圓弧等），并且可以通過上述功能組合操作完成復雜物體外形的繪制，此前的計算機繪圖系統，只能通過輸入復雜的代碼命令來達到繪制圖形的目的。是后面所有圖形設計軟件的鼻祖。“畫板”軟件的誕生為數字媒體藝術打開了創意之門，以此為基點，數字媒體藝術進入軟件時代，為更多對計算機硬件和編程并不擅長的藝術家運用圖形軟件進行藝術創作提供了可能性。伊凡·蘇澤蘭的貢獻不止于此，1965年在他的論文《終極的顯示》里，已經為我們描述了“虛擬現實”（Virtual Reality）這個現在還有許多人不太了解的技術。他在1968年帶隊開發出第一個虛擬現實頭盔顯示器“達摩克利斯之劍”系統，三維立體顯示第一次得以實現。為后期數字媒體藝術的發展奠定了堅實的技術基礎并且指明了發展方向。

伊凡·蘇澤蘭1968年后曾任美國猶他大學教授（University of Utah）在那里與計算機圖形專家大衛·伊文斯（Dave Evans）共同進行計算機圖形領域的研究，還一起創辦了“伊與蘇”公司，專門開發電腦圖形系統。美國國防部曾資助500萬給猶他大學計算機科學系，在伊文斯的帶領下猶他大學的三維計算機圖形研究中心開發了許多三維軟件的功能，多邊形、計算機投影、抗鋸齒、面部動畫、紋理圖、曲面著色技術等等。很多功能和效果都是由開發者的名字命名的，比如布林（Blinn）研發了一種模擬金屬的貼圖著色材質系統，這種材質就以他的名字命名了，此外還有馮（Phong）材質、Gouraud陰影、Phong陰影等。猶他大學的研究人員還開發了世界上最早的動作捕捉系統，3ds max最新版本的創建模型面板里仍然放著的“猶他茶壺”，模型范本也是1975年紐厄爾（Martin Newell）在該校開發的。猶他大學三維計算機圖形中心儼然成為數字媒體藝術基礎語言的重要研發基地。猶他大學培養的優秀人才后來都成了CG行業的領軍人物，離讀者最近的莫過于沃諾克（John Warnock），他創辦的Adobe公司幾乎囊括了主流數字圖像和影視領域必須掌握的Photoshop、Illustrator、Premiere、After Effect等軟件。

（二）計算機圖形設計軟件給數字媒體藝術帶來的無限可能

個人電腦開始進入大眾視野，計算機圖形設計軟件的操作也隨之更加人性化，大量的藝術工作者開始嘗試使用計算機進行藝術創作。計算機圖像時代開始了。作為早期具有完整藝術教育背景的開創性的數字媒體藝術家，瓊·魯肯布羅德（Joan Truckenbrod）非常具有代表性。她是芝加哥藝術學院藝術與技術研究系的名譽教授，在那里任教25年。從1976年開始至今，一直活躍在數字媒體藝術的舞臺上。瓊·魯肯布羅德的作品已經有別于早期電子抽象作品，開始將具象的面部圖像與抽象圖形用早期電腦圖像合成技術拼貼在一起，表達人與社會與自然現象之間的關系以及內心感受。這種通過數字裁剪、重構等蒙太奇手法產生的錯位視覺趣味和藝術張力，使數字媒體藝術與當時的先鋒藝術流派更加接近。她的數字藝術作品類型很豐富，算法繪畫、數字紡織品、數碼裝置藝術等基本能夠代表先鋒數字媒體藝術的發展方向。

（三）數字科技與傳統形式藝術融合發展

微機時代初期大量的藝術工作者利用計算機圖形圖像設計軟件對其他傳統形式的藝術進行數字化表達，包括對創作過程的數字化、儲存與傳播的數字化等，這個階段計算機主要作為創作的工具，畫家可以用繪圖軟件作為工具代替畫筆、顏料及紙張進行數字繪圖，使用的藝術語言依然是點、線、面、色彩等美術語言；剪輯師可以用剪輯軟件代替剪刀和膠水進行影片剪輯手法依然沒有擺脫傳統的蒙太奇手法，這個層面上講傳統形式的藝術數字化，并未形成真正屬于數字媒體藝術的語言結構，但是計算機又確確實實介入到傳統形式藝術的創作、儲存和傳播當中，對這些藝術形式產生影響。隨著傳統藝術數字化進程的深入，數字技術和傳統形式藝術之間不斷相互介入，追求更新穎的藝術效果的同時對數字技術提出更高的要求，相互融合的過程中形成數字媒體藝術獨特的創作手法。

這里一定要提到2009年上映的詹姆斯·卡梅隆導演的3D電影《阿凡達》，這部電影堪稱視覺盛宴，顛覆了所有人的想象，不僅改變電影放映格式的全新格局，也給電影拍攝技術帶來革命。這部電影的劇本早在1995年就完成了，但是因為當時的特效技術無法達到導演的要求遲遲沒有拍攝，10年以后數字技術的發展基本可以滿足導演卡梅隆的要求，盡管如此拍攝過程依然很艱難，擁有超過3000個特效鏡頭的《阿凡達》，在兩年半的時間里，只拿到5個滿意的鏡頭，導演親自上陣參與設計拍攝設備，創新表演捕捉工作流程、參與設計虛擬攝像機、虛擬拍攝工作室、創新面部捕捉頭戴設備、設計面部捕捉復位系統等。特別是《阿凡達》60%的鏡頭采用了表情捕捉的3D角色模型表演，面部捕捉頭戴設備成為最重要的設備。需要進行表演捕捉的演員都需要帶著這樣的設備，裝置的核心是離演員面部距離很近的微縮高清攝像頭用來記錄演員面部最微妙的表情變化，再將面部動作數據傳送給電腦里的3D角色模型面部相對應點，使角色面部活動看起來更加真實。

2022年上映的《阿凡達：水之道》在第一部基礎上進一步創新實現數字虛擬制作技術，使用了現場攝影和動作捕捉的技術，片場數字化處理，需要采用獨特思維方式。導演手持虛擬攝像機觀察3D場景，該攝像機在電腦中生成引導演員的虛擬場景。通過這個攝像機，導演觀看到10英尺高的藍色皮膚CG角色，而非現實演員在實際場景中。這些創舉無一不是數字媒體藝術所特有的，導演詹姆斯·卡梅隆擁有的重新設計的數字技術和設備，創新了視聽效果的能力。這部影片特效部分的制作過程，正是數字技術和藝術相互促進相互融合發展的過程。

三、多元個性化的數字媒體新時代

數字媒體藝術的起點非常高，早期電子抽象作品的創作者幾乎都是有較高技術背景的科學家兼職藝術家，他們理解創作的作品幾乎都是算法藝術，很多人覺得抽象、晦澀沒有溫度，離大眾藝術太遙遠。如今信息技術工程師和先鋒藝術家們依然在數字媒體藝術的前端探索，多數沒有技術背景的藝術從業者也能夠運用圖形圖像軟件創作數字藝術作品并在各種數字媒體平臺進行展示播放；隨著智能手機和高速網絡的不斷升級，大眾媒體平臺獨特的互動展示方式以及簡單便捷的制作功能，吸引了成千上萬的普通民眾加入數字化媒體大眾藝術的創作中。在這個信息爆炸的時代，不同知識背景的創作者用不同的創作手法制作出來的形式各異的數字媒體藝術作品。今天的數字媒體藝術與更廣泛的領域交叉，有些作品跨多領域進行表達，有些被運用到現場公共藝術領域，下面介紹幾個具有時代特征的作品和藝術家團隊：

ESI設計公司為位于華盛頓特區市中心的地標大樓特雷爾廣場（Terrell Place），設計通過將墻壁視為媒體畫布來轉換空間。將1700平方英尺的LED顯示屏無縫集成到墻壁上，打造出不斷變化的藝術品。大堂和走廊的漫射LED顯示屏通過紅外攝像機系統被路人觸發，營造出隨著早晨的匆忙和下午的平靜而起伏的美麗場景。三種自定義內容模式（“季節”“色彩播放”和“城市景觀”）都經過不同持續時間和序列的編程，確保訪問者永遠不會看到同一場景兩次。從春暖花開到白雪皚皚“季節”展示了華盛頓標志性的櫻花樹的四季變化，特別是“春”的階段，當人們經過屏幕時櫻花樹會開花然后花瓣慢慢脫落。當人們停在大廳時，又會觸發蝴蝶飛舞；在“色彩播放”模式下，算法生成的各種顏色的線條蔓延至整個墻壁，把大廳墻壁編織成一個多彩的“掛毯”，當訪問者駐足時繽紛的線條會向訪問者身邊聚集，行走也會觸發線條隨之運動；而“城市景觀”向華盛頓特區致敬，擁有標志性的建筑、雕像和交通場景，以及來來回回的人帶來的城市生機，讓人在這里感受華盛頓這座城市的魅力。

計算機圖形軟件有一套專門的顏色系統簡稱RGB，可以用六位數字來表示顏色的值。這與6位顯示的電子時刻表的時、分、秒剛好吻合。于是有一個網站用這個巧合做了一個每秒都在變色的時鐘界面，可以把生活中的每一秒轉換成顏色。受限于時間只有24小時，呈現的顏色并不可能覆蓋所有的顏色，有16777216種顏色可以顯示，這種創意讓人眼前一亮。

曹雨西工作室是近年來聲名漸起的一家數字工作室，他們推出的《多維采樣》系列作品是他們自2019年起步就推出的當代數字互動藝術作品，這個項目的創作靈感來自近年來被廣泛使用的二維碼，以二維碼圖像作為數字藝術的創作元素，觀眾置身其中可以通過手機掃描其中的二維碼同作品中設置的聲音和圖像裝置進行互動，這種新穎的創作和互動的方式無疑也是對新時代由移動數字科技化引領的數字藝術的一種審視與重構。

EPSON teamLab無界美術館于2019年11月5日在中國上海黃浦濱江開館。teamLab創立于2001年，是一個由藝術家、程序員、工程師、CG動畫師，數學家和建筑師等各個領域專家，跨學科組成的國際性創作團體。通過團隊創作來探索藝術、科學、技術、設計和自然界交匯點的國際性跨域藝術團隊。teamLab創作的許多作品通過最新的數字技術和設備來表達，作品往往擁有絢麗的色彩、精心的空間設計，以及各種不同的風格元素融入其中，使得參觀者進入一種沉浸式體驗過程中，使用先進的數字及聲光技術讓人體會到一種新的，景觀與自然與社會的融合體驗，由此引發人與社會與自然與科技全新的交流與思考。

數字媒體藝術的發生始于計算機技術的發展，從這個層面上講數字媒體藝術屬于“計算機”藝術的范疇。20世紀計算機技術經歷了爆發式的技術“大躍進”，從巨型計算機（ENIAC）到微型個人計算機再到智能手機。從數學家組裝電腦創作單色電子抽象作品到素人用手機就能參與數字媒體藝術的創作；從沒有溫度的幾何排列到多感官浸潤式體驗，數字媒體藝術的發展同樣超乎所有人的想象，現在數字媒體藝術作品已經無處不在，無論是數字化后的攝影、繪畫、電視、電影、二維動畫等領域，還是新興的游戲、數字特效、三維動畫、虛擬現實等領域，數字媒體藝術作品遍地開花，其范疇已然超出了“計算機”藝術本身。未來就像teamLab的理念一樣，數字媒體藝術的發展依然離不開科學技術的深度發展，帶著數字媒體藝術的特性與更多領域產生交集。

參考文獻：

[1]趙宏偉.從電子抽象到代碼改造——程序藝術的編碼方法[J].北京電影學院學報，2019（03）：19-23.

[2]張雪.維塔數字智能面部動畫系統在電影《阿凡達：水之道》得到成功應用[J].現代電影技術，2023（05）：63-64.

[3]孫玉潔.數字媒體藝術沉浸式場景設計研究[D].北京：中國藝術研究院，2021.

[4]高源.數字電影藝術的審美研究[D].長春：吉林大學，2022.

[5]秦亞璇.數字媒體藝術與文化創意產業發展史研究[J].文化產業，2022（14）：153-155.

作者簡介：

鄧雅方（1983.7-），女，漢族，山西太原人，晉中信息學院研究生，研究方向：動畫、數字媒體藝術實踐教學及理論研究。