数字科学艺术：Processing数字编程创新设计

沙良晟 王皓月 赵 璐

[1.2.鲁迅美术学院中英数字媒体(数字媒体)艺术学院,辽宁沈阳 110816;3.鲁迅美术学院,辽宁沈阳 110816]

一、数字艺术的创新发展

斯图亚特•霍尔（Stuart Hall）出生于英国，是一名文化，社会以及媒体理论家，他曾经指出；“媒介是表意的工具，通过技术没接过程建构意义，呈现给阅读者关于世界的图景。”在当下二十一世纪，技术科技方面取得突破。科技的进步对于每一门专业领域的发展不再受到局限。视觉表现以及艺术体验也在不断地打破我们所认知的维度，从原先的手绘二维艺术转变到三维立体形式，在转变到数字艺术从而达到数字维度的世界，在数字维度的发展使得我们艺术不再受到各种材质，场地的限制，是一种全新的世界，也推进了元宇宙的形成。对于元宇宙是利用科技手段将数字社会与现实社会进行链接与创造的，能现实世界映射，也可以与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。

世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”（ENIAC Electronic Numerical Calculator）于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学问世。计算机语言是一种人与计算机之间交流的方法，就此诞生，一种人与计算机之间传递的方式。如今我们可以通过编程语言两种形式：汇编语言和高级语言与计算机进行交流，这是一种跨维度的沟通，对于虚拟信息世界的一种相互了解。

新的艺术形势产生都伴随着社会的变革，艺术家们总是在最每个时间段最早的时候对于自己时代固有的文化与技术进行反思，最初的所有艺术科学的劳动成果在展览，电子媒体等相关会议进行报道，也在各种领域不断的成长。数字艺术自第一次出现起经历了几个名字的变化：曾被称为“计算机艺术”，然后是多媒体艺术和赛博艺术，现在是数字艺术与“新媒体艺术”交替使用，其中；在面对数字编程艺术设计的不断崛起，艺术范畴不再单一化。问题从而也不断地浮现，学科的烦琐，技术层面困难，似的开始的编程艺术举步维艰。当专门为视觉交互和媒体艺术创建的Processing出现，从而艺术和技术成为不可分割的新维度学科。本文就针对此，从数学领域所属的编程学科，Processing编程为例与艺术设计结合，从图形编程语言，互动装置设计，公共艺术方面，为当代艺术设计的整合与变革带来了巨大的改变。

二、Processing编程设计介绍与发展

Processing是科技技术发展的产物，由学者卡西•瑞斯（Casey Reas）和本•弗莱（Ben Fry）创立，他们出生于美国，是麻省理工-媒体实验室的美学与计算机研究小组成员。Processing是针对Java语言的基础上简化语法，通过数字语言将数字可视化，或基于数字编写代码从而形成与电子设备形成交互命令，是具备跨平台的特性的编程软件。起初我们所认识的计算机语言可能仅仅局限于工程师或者程序员的工作，现在对于艺术家，为了达到突破所属领域，从而舍弃传统方法，运用数字创作手法进行艺术创作。

图1 一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境（IDE）的名称

综上所属，从数学编程学科与艺术结合是当下艺术发展的必然趋势。在面对当下社会形势，设计师不单要具备一定的艺术素养，同时还应该具备抓住时代科技的手段，通过多学科的交融，将艺术领域不断地开拓。一方面，新的数字编程艺术需要构建以人本设计为基础的融合设计体系，对现存的科技手段进行整合，借助于网络平台，实现数字信息的跨平台共享。另一方面，数字设计艺术远超艺术本身或者数字领域。因此，改革，优化，融合是当下各个领域所要具备的。

三、Processing设计的发展以及创新实践

设计关注于人们的日常生活，当设计带给我们生活极大便利的时候，物质生活得到满足，从而人们不断的追求精神层面的突破。数字艺术本身已经成为一个无法准确定义描述的一种艺术美学设计和艺术实践范畴领域的综合体。

1.图形编程语言

编程就是编写有界面的程序，编程语言是一种标准化的交流技巧，用来发出指令，可以在指定的空间进行点，线，面的语言进行创作。如椭圆的代码“ellipse（x,y,width,height）；”优点在于更加精准的定位元素尺寸，位置，以及色彩的取值。

图2 坐标图

2.数据信息可视化

对于数字时代下的信息社会，信息大爆炸人们对于信息数据的掌握程度决定当下数字时代下经济，资源以及各种领域方面发展的程度。数据可视化正满足于人们当下所需求，对于烦琐数据的整理以及直观艺术性的表现让人们在快速发展的当下能够更好地跟上社会的步伐。

更好地提供数据可视化的环境是Processing的一大特色，数据可视化的形成提供了大量的素材，图形以及信息绘制。通过内在的函数以及编程语言生成各种简单明了的图表，动画达到清晰准确的传达想要表现的信息数据。让数据自身赋予生命，从而双向的形成数字生命艺术，改变以往人们与数据交互和分析的方式方法。

图3 Processing将图片艺术几何化快速处理47+

3.交互装置设计

人们在电子设备不断的出现同时，也在不断地思考更新的手段与同机器交互的办法，或者在当下新媒体的交互方式。互动装置设计课程是对互动装置艺术创作中科技运用的一次探索，互动媒体技术的运用不仅深刻地改变了审美实践和作品展示的性质，而且具有独特的转换性、渗透性和参与性以及敢于创新的有机整合的思维与展示方式。

声音可视化是将声音转化为有形的图像，人们可以看到图像化的声音。于1680年罗伯特•胡可（Robert Hooke）对于声音形态有所研究。1787年恩斯特•克拉德尼（Ernst Chladin）的《关于音乐理论发现》成为声音可视化的开创性作品。在人们的认识中，声音是无形的，Processing平台分析音频，将音频数字化转化成图像从而展现在我们的眼前。

《Robotic Voice Activated Word Kicking Machine》是Neil Mendoza创作的一件将语言自动转化为文字的机器。当人们开始说话软件会自动识别语音，当说话完毕后，浏览器会通过WebSocket链接讲单词弹射出去，在Box2D物理模拟中形成弹簧感觉，再投影墙面空间进行电子器械，声音的交互展现。有趣的是当单词靠近底角的管子，声音会从实体空间一个扬声器进行输出。从而达到人与机械交流，机械与人回应。

图4 《Robotic Voice Activated Word Kicking Machine》

Thibaut sld工作室设计的《HEXI responsive wall》，是一面墙，可以与人互动的装置。由60个可以单独活动的单元模块构成此装置并且所有模块可以反映人的形态产生波动或者与人的动作发生联动反映是它奇妙之处。

图5 《HEXI responsive wall》

4.公共艺术展览

公共领域是近年来英国国家常用的概念之一。开放，公开的特质的、由公众自由参与和认同的公共性空间成为公共空间是他的特性。空间是一个相对哲学化的术语，与时间内相对。安切雷斯•施耐德等人曾定义过公共空间划分为：物理，社会，象征性的公共空间。关注于材料，空间内部规范和社会的关系以及材质性质和地方的“气氛”三点是关注的重点。伴随着社会不断进步，更高级的阶级以及科技的发展让公共艺术展览不断地产生性质的变化。

从一个非常普遍的角度出发，无论是数字的还是模拟的，都在讨论相同的问题，对于艺术的表现以及受众者感知的美学问题；社会文化与政治的转变问题；人们情感领域以及精神领域问题；个人以及社会群体问题。在公共艺术中，大多数作品目的都是为了观众与作品有一定的交互从而产生对于问题的思考或者对于自身的审阅。

OCtopada的作品八个触须，每一个都激活了独特的颜色和灯光，使章鱼的音乐思维活跃起来。灵感来自蒸汽朋克的主题。当所有的8个鼓一起演奏的时候，机械动作和有节奏的灯光会让观众眼花缭乱。

图6 Octppada

设计演变成为三种形式：传统设计，设计思维，计算设计是前田约翰的Design In Tech Report中所表示的。每一种形式是根据时代的演变所演绎出的设计走向。无论是设计为了有更好的用户体验，更吸引眼球的交互艺术、图像，还是更好地占据市场的商业模块，都是需要不同学科的相互融合，相互辅助从而达到想要的效果。张磊老师同济大学设计系说过“设计思维的本质是解决不确定性问题的创新思维；技术思维是解决确定性问题的创新思维。所以创新分为技术创新和设计创新两种。”

结语

在数学科技领域，人们通过突破设计思维，科技思维，一次次突破幻想的局限，实现一件件超现代的作品。科技发展始终是艺术的发展基石，对于软件技术，例如Processing已经超越了对于他本身的定义，超越了科技范畴，同时也超越了艺术范畴。其千变万化将虚拟数字形成可视化的创意变现出来，是一把当下艺术的灵感路径。编程语言其实也是推动当下元宇宙形成的关键，维度世界的突破，让计算机语言不单单是人们一味地赋予他们，命令他们，在艺术的手段下，数字编程艺术在吸取一定的命令后形成自我数字生命艺术，对于人们打破现实世界与虚拟世界的隔膜有很大的帮助。

作为当下设计师，我们对于设计不单单重在形势，对于形势表现的丰富手法不断创新，同时也同样考虑到人文，科技，历史，时代发展等种种因素。在多方面条件下，数字艺术设计才能不断地进步，新的知识，新的技术才能更好地得到推广，从而不断地向着未来，甚至展现出超前的思维与设计作品诞生。

注释：

①学术季|博士论坛征稿启事之数字艺术与智能传播篇.

②北京大学学者发布元宇宙特征与属性START图谱.

③元宇宙(Metaverse)整合多种技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态.

④Daniel Shiffman.Processing编程学习指南[M].北京:机械工业出版社,2017.

⑤《互动装置设计》是2014年中国轻工业出版社出版的图书-陈珏.

⑥基于Processing平台的声音可视化运用-石鑫.