基于人工智能的生成艺术在视觉艺术设计中的应用研究

孙明海 马新悦 魏朝安

摘要：在计算机技术快速发展的今天，设计与人工智能的融合发展广受关注。人工智能的生成艺术是结合计算机逻辑与设计师情感的产物，是设计师和艺术家以计算机为艺术媒介，通过计算机技术创造出的新的艺术形式。通过编写程序、创造声音或图像的界面，以代码实现与用户之间的交流互动，推动数字设计从单向的视觉传达转变为双向的人机交互。文章通过调研参考文献和典型应用案例，对相关作品进行艺术解码，旨在为人工智能的生成艺术与数字设计的结合提供有益参考。

关键词：人工智能；视觉设计；生成艺术

中图分类号：TP18；J524 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2022）16-0-03

0 引言

计算机技术的迅速发展，推动了人类社会各个领域的改变，也深入了艺术领域，技术与艺术的有机结合成为当代的发展方向之一。2010年10月，中央美术学院美术馆联合英国维多利亚艺术博物馆举办了“解码与编码——国际数字艺术展”。该展展出了大量由计算机编码创作的数字互动设计，这是国际知名数字艺术家的作品首次整体在中国展出。2019年国内数字艺术家林琨皓创作的作品《虚拟蝴蝶》，是以对抗生成网络建构蝴蝶的演化程序，艺术家所设计的人机协同的工作方式每分钟可生成12只不同样式的蝴蝶。经统计，不同纹理的蝴蝶总数已达80万只，远超现实世界20多万的蝴蝶品种数量，任何一个参数改变都将生成不可预测的结果，在这个过程中，艺术家与计算机生成不断地调整、融合，形成一个人机协同的自然生态。由此可见，计算机技术开始变成艺术创作的方法和灵感源泉，可以促使艺术家探索数理的和谐之美。在这种趋势的推动下，艺术的主题和形式也有前所未有的变化，全新的视觉创作在艺术家们的不断探索中展现出来。

1 生成艺术与数字设计

1.1 生成艺术的发展

生成艺术作为一种利用现代计算机技术的新方法，对艺术创作领域产生了深刻的影响。早期，计算机艺术指在个人计算机普及之前的计算机艺术。1952年，数学家兼艺术家拉波斯基在美国艾奥瓦州切罗基的桑福德博物馆展出了他的系列抽象作品，并将其正式命名为“电子抽象”。此后，从1952年至1961年，这些作品还在美国其他地方和法国巡回展出，在当时产生了很大的影响［1］。

尽管计算机在当时的环境下尚未普及，但是那些对艺术充满探索的艺术家们，早已将目光汇聚在计算机生成艺术上。1960年，德国的阿瑟本和费特利用鼠标和触控笔推出了计算机绘画。1962年，麻省理工学院诞生了世界上第一套电脑美术设计系统。德国斯图加特大学马克思本斯实验室的工程师们，如弗里德·纳克、乔治·内斯等计算机生成艺术的先驱，开始探索使用大型计算机、绘图仪、算法创建视觉艺术作品。1965年，在生成计算机图形学的展览上，乔治·内斯和弗里德·纳克展示了他们的计算机图形艺术作品，两位艺术家都使用了“生成”这个词来描述作品的特征。这个词当时被用来识别从计算机程序中产生的艺术。菲利普·加兰特尔对生成艺术这样定义：“生成式艺术是指艺术家运用一种系统，诸如自然语言规则、计算机程序、机器或者其他发明，让这些系统在一定程度的自主性中完成艺术创作的过程。”

1.2 视觉艺术设计的发展

计算机技术的更新迭代为视觉艺术设计创造了更多途径，视觉艺术的设计媒介已从传统媒介进入数字媒介领域，传播的载体发生了革命性變化。视觉艺术设计的表达形式与受众的审美理解处于互动平衡中，需要设计师运用数字媒介进行观念的创造性表达。

20世纪产生的计算机技术给各行各业带来了革命性变化，人类社会由工业时代向数字时代转变。数字技术的普及使信息的传播速度得到显著提升，视觉艺术的设计创作能通过数字技术和全新的设计媒介进行多元化创新。科技与艺术设计的不断交叉融合，为视觉艺术的设计创作提供了全新的路径。公共艺术与交互艺术等的兴起，为视觉艺术的创作领域注入了新鲜血液，并随着数字技术的普及应用而得到持续创新发展，给视觉艺术的创作带来了前所未有的新方向，视觉设计的载体不再仅限于纸张等平面范围，5G、大数据等技术的应用，使视觉设计的范围不断扩大。新技术是视觉艺术家进行创作的新方式，同时要注重社会实际意义和受众的接受程度，这些也成为视觉艺术家不可回避的新课题。

虽然数字技术在跨行业的融合发展中对视觉艺术设计创作的影响与日俱增，但是视觉艺术的设计创作仍无法完全脱离传统视觉创作方式。目前，视觉艺术传播的创新速度较数字技术的发展速度仍显滞后，因此，数字媒介环境下的视觉艺术传播须传承传统的视觉艺术，并结合现代数字科技展开融合共生式的创新，继而将视觉艺术的发展引领至更高层次［2］。

2 生成艺术在视觉艺术创作中的应用

生成艺术以自由的方式展现不同文化和艺术家的艺术情趣，互联网的普及赋予其世界性的文化特征。目前，生成艺术通过编程语言可以创造千千万万种可能性，无论是静态的还是可交互的，都可以用编程语言实现新形式，创作出声光兼备的交互式视觉艺术作品。本文通过研究生成艺术在视觉艺术创作中的应用，将其归纳为三个方面，即抽象艺术、分形艺术、互动艺术。

2.1 抽象艺术

艺术家在编写代码的过程中，制定规则并利用计算机编程完成计算，赋予作品新的可能。通过将设计目标编码成规则或约束条件，形成相对应的数字模型。遵循代码逻辑原则的生成艺术所设计的图案纹理，在每一次重置的结果中都充满了随机性。著名计算机艺术家莫尔纳认为，计算机艺术可以实现在技术上拓宽绘画的形式色彩的可能性，促进视觉空间的拓展，且计算机能鼓励人们以一种新的方式去思考［3］。菲利普·加兰特教授解释：“艺术家应用计算机程序，或一系列自然语言规则，或一个机器，或其他发明物，产生出一个具有一定自控性的过程，该过程的直接或间接结果是一个完整的艺术品。”

苹果公司的流媒体平台在2021年推出了一部颇具实验性质的剧作《骇人来电》，这部剧的特别之处在于以电话声音内容和抽象动画视觉呈现。而这些简单的线条、几何图形在传达情绪和表达信息方面做到了准确无误，观众不仅不会因画面过于抽象而丧失兴趣，反而还被赋予了更大的想象空间，使作品的惊悚程度直接翻倍。而这些与台词、情绪表达完美贴合的抽象动画，形成了独特的视觉美感。

2.2 分形艺术

分形艺术图形是分形艺术最主要的表现形式之一，通过计算机的加工处理，最终生成富有自然哲理和审美情趣的视觉艺术形态。分形艺术图形具有自相似性、无限延展性等特性，它完美地融合了科学原理与艺术创作［3］。如一棵参天大树与自身的树枝及树枝上的枝杈，在形状上没有太大的区别，大树与树枝的这种关系在几何形状上被称为自相似关系［4］。这种分形艺术现在能借助计算机算法编程，将视觉中的自然元素与人工元素相结合，将随机性与计划性相统一。通过曼德尔球等编写好的分形艺术生成软件选择公式、调整参数，可以生成繁复华丽的分形图案。分形艺术保留了传统的平面构成方式，且充分运用计算机在纹样造型、色彩构成、构图方面的先进技术，为模拟创作思维及其实现提供了新的艺术形式［5］。

荷兰的分形艺术家朱丽叶斯·贺雷修斯在2021年的作品《分形艺术9》中，基于分形几何学和计算机的强大运算能力，将审美再塑造，通过不断构型和自我复制，为三维动画的视觉表现力提供了新的层次。在分形艺术构建的华丽世界中，通过调整参数得到了规律的繁复图形，又探索了图形运动的节奏美感，为设计的表达带来了更多可能性。

2.3 互动艺术

互动艺术是与计算机技术结合的综合系统。人与装置之间的互动是双向的、循环往复的，形成了一个信息交流的系统。由艺术家设定框架和原则，通过计算机技术，将交互程序嵌入艺术装置作品中，并通过新奇的外在形式吸引和鼓励观众参与交互，在交互过程中实现参与者与作品、创作者之间的多维交互，完成情感的沟通和交流，实现其审美价值。

《普朗克宇宙》是日本视觉艺术家池田亮司创作的互动艺术作品。该作品拥有一个形似钢琴的地面视频投影，通过对声音的解析，将频率、振幅大小等声音艺术元素融入巨大的地面投影中，屏幕上那些类似于黑白琴键的线条画面，会根据现场观赏者的活动发生长短、粗细的不同变化，利用观赏者与作品的互动使声音与投影产生联系，从而延伸出形态各异的“声音图形”，使观赏者更能感受到作品的生命力，使体验变得更立体和完整。

上海音乐厅在贝多芬诞辰250周年之际，举办了“贝多芬的色彩”的互动体验展，作品显示在一面长达20米的色彩互动水墨墙上，通过捕捉观众的运动轨迹，水墨墙上的图案会对应发生起伏变化，通过观众行为动作的介入和交互，观众真正参与其中，成为贝多芬交响曲的一部分，与贝多芬的情绪融为一体，显现出贝多芬交响曲中波澜起伏的旋律。

3 生成艺术与视觉艺术创作的发展前景

3.1 人机协同

在以人工智能为代表的数字化高科技信息时代背景下，数据的内容变得信息量庞大且种类繁多，且传统设计在数据的处理上显然力不从心，同时，传统设计流程中存在大量的重复性工作。而生成艺术能利用定量思维，从而量化数据，并分析出一定的规律，批量处理重复或固定的操作，这能使设计师更关注设计的创作方面。

效率是生成艺术的另一个特点，在数字时代主要表现为数据更新快、更新周期短。传统视觉艺术设计虽然在表现和细节上较突出，但是对于信息时代短周期、高效率的需求，则表现出精力与需求不呈正比的问题。在这种情况下，通过训练计算机进行生成设计，可以大大缩短产品的创作周期，大大提高设计的生产效率，帮助设计师快速设计。

3.2 个性定制

视觉艺术创作一方面是艺术家的诉求，另一方面是用户的需求。数字时代，用户群体对设计的期望和需求发生了相应的变化，从传统的注重外观的设计逐步转变为更关注事物的内容和体验。因此，设计创作需要转变为外观与实用性的统一。

人类为计算机制定规则，计算机随后利用算法生成新的形式、想法、模式。以当下流行的加密艺术市场为例，生成艺术家们可以将自己编写的代码上链，而买家可以将创作过程和成品一并买下，完成全新的艺术体验，并获得独一无二的艺术作品。生成艺术利用计算机代码，通过大数据收集和编程算法等技术，能很好地满足用户的个性化需求。加密朋克作为全球最早的非同质化代币之一，就属于典型的生成艺术，它由两名软件开发者用像素艺术生成器完成，并形成随机的特征，打造独一无二的艺术图像。

3.3 数字人文

数字人文作为一种新的方法论，在视觉化艺术的研究领域正在被更多地采用。现代信息科技革新了艺术分析的范式，人工智能为机器赋予了艺术创作的能力［6］。视觉艺术家的创作本身具备对视觉艺术的审美性，将原有文化的文本阐释转变成看图说话，能更好地将分析的结果、观点用更具艺术美感的方式表现出来。而生成艺术可以通过人工智能，学习艺术家的表现方式，减少设计过程中批量化和重复性的工作，使文化传播更直观且富有艺术表现力。

此外，数字环境下的视觉艺术创作与传统的艺术创作方式形成了鲜明的对比，生成艺术的发展使人文研究的传播不再是单一介质的方式，数字技术的接入拓宽了视觉艺术媒介形式，将视觉艺术的图、声、文等要素同时融入人文研究中，能更好地将量化分析的结果、概念、观点用更具艺术美感和视觉表现力的方式呈现出来，拉近文化与受众之间的距离，促进文化的传播。

4 结语

生成艺术为视觉艺术创作带来了全新的可能性，是艺术观念的提升，是科学技术飞快发展的孵化物，并为设计资源的合理运用与整个设计系统的运作提供了新的解决方案。在今天，计算机技术的发展使设计师和艺术家的创作变得更方便和灵活，也带来了无限的惊喜和可能性。生成艺术不仅能独立完成静态图案和动态图形，还能与硬件设施联合实现互动艺术，真正达到艺术与技术的完美融合。生成艺术的发展依旧是未知的，但随着创意产业的不断发展，艺术与设计的关系并不只停留在过去和现在的借鉴中，还有无限的未来。我们相信会有更多人运用计算机技术等新的工具去发展和创新艺术，突破与创新设计的边界，未来将充满无数的可能性。

参考文献：

［1］ 赵炎.从画布到屏幕：作为抽象艺术的数字图像与计算机艺术的发端［J］.艺术评论，2019（2）：33-39.

［2］ 武非，窦志春.数字媒介环境的视觉艺术传播创新［J］.传媒，2021（17）：56-58.

［3］ 张昆.论生成艺术的性质及应用［J］.计算机工程与应用，2006（20）：47-50.

［4］ 张文涛.分形艺术图形在图形创意中的应用及其审美价值探析［J］.美与时代，2018（4）：51-53.

［5］ 吳卫.分形艺术视角下的德罗斯特效应研究［J］.包装工程，2019（12）：92-96.

［6］ 金家琴，夏翠娟.数字人文在视觉化艺术领域的应用前沿：图像艺术分析与计算机生成艺术［J］.图书馆杂志，2021，40（6）：101-109，132.

作者简介：孙明海（1968—），男，湖北武汉人，硕士，教授，研究方向：视觉传达专业教学与设计实践。

马新悦（1998—），女，安徽合肥人，硕士在读，研究方向：视觉传达设计。

魏朝安（1994—），男，江苏南京人，硕士在读，研究方向：视觉传达设计。