Processing：讓編程成為一種藝術

謝作如

● 什么是Processing

在很多人的眼里，編程是理工男的專利，是深不可測又枯燥無味的代碼輸入過程。但是，算法和程序設計技術的先驅——唐納德·克努特（1974年度的圖靈獎獲得者）卻不這么認為。他說，程序設計既是一門科學，也是一門藝術，二者可以彼此很好地互相補充。

Processing是一款專為設計師和藝術家使用的編程語言，由美國麻省理工學院媒體實驗室美學與運算小組（Aesthetics Computation Group ）的Casey Reas與Ben Fry創立。Processing的出現，被視為藝術設計創作的一場革命。利用Processing，藝術家可以將抽象的數據呈現為生動的視覺形象。它不僅可以生成唯美的圖形，還能編寫出功能強大的互動藝術作品。

Processing軟件的官方網站：http：//www.processing.org/（如圖1）。最新的Processing為2.0版，軟件下載地址為：http：//www.processing.org/download/。

圖1

● Processing的特色

1.用數字來設計

“用數字來設計”（Design By Numbers），是Processing獨創的程序設計方法。它的思想是簡單地寫一行代碼，就會在屏幕上生成一個圖形，再增加一些代碼，圖形就能根據鼠標的動作發生變化。這些代碼稱之為草稿（Sketch）。Processing的設計者認為，草稿化（Sketching）是一種思維方式，有趣而便捷，可以讓人在短時間內探索出很多想法。“草稿”一詞的強調，讓使用者體會在計算機屏幕上畫圖，就如同在圖形紙上作畫一樣，下頁圖2為草稿，下頁圖3為草稿對應的圖畫。

利用Processing可以實現夢幻般的視覺展示效果。http：//www.openprocessing.org/和http：//wiki.processing.org/均是Processing的資源網站，提供了大量美輪美奐的畫面。當然，這些畫面都是用Processing畫出來的（如下頁圖4）。

2.代碼簡潔但功能強大

Processing是Java語言的延伸，支持許多現有的Java語言架構，不過在語法上簡易了許多，并具有許多貼心及人性化的設計。通過Processing，無需太高深的編程技術，便可創作出漂亮的圖形以及媒體交互作品。如下頁圖3、下頁圖4所示，僅僅幾行代碼，就能制作出跟隨鼠標畫圓的互動作品來。

Processing支持3D圖形，它有P3D和OpenGL兩種渲染模式。Processing默認以2D模式運行，使用3D模式需要在size（）函數中的第三個參數指定渲染模式，形如size（w， h， P3D）或size（w， h， OPENGL）。其中，P3D是Processing內置的，而OpenGL則以庫的形式存在。

Processing采用“庫”的形式，實現功能方面的拓展。除了Processing自己的核心庫外，還有上百個非官方的庫在Processing網站上。這些庫拓展了Processing在音頻、視頻、網絡和串口等方面的功能，甚至進入了計算機視覺處理、虛擬現實和電子裝配（Fabrication）等領域。利用這些庫，Processing能夠任意讀寫很多種類的信息。

3.與物理世界的互動

Arduino是一個風靡世界的開源電子原型平臺。它和Processing是姐妹項目，擁有共同的編程環境和類似的語法。Processing的范例中提供了一些和Arduino通訊的互動作品。Processing可以讀取Arduino的傳感器數據，然后把這些數據呈現在屏幕上。這種通信是相互的，也可以用Processing程序作為操作界面，控制電機、揚聲器、燈光和相機等設備。當然，其他支持串行通訊的設備也都可以和Processing互動。

Processing還有更多的優點。比如，其支持安卓系統，同樣的代碼可以輸出不同格式的文件，在不同設備和環境中使用。并且，因為開源而擁有大量資源，也是Processing最重要的優勢之一。

● Processing典型范例

將不可見的數據可視化，是Processing的優勢之一。下面一段代碼雖然很簡潔，卻可以把一首MP3的聲音進行可視化。

import ddf.minim.*；

AudioPlayer player；

Minim minim；

void setup（） {

size（1024， 500）；

smooth（）；

minim=new Minim（this）；

player=minim.loadFile（"../2002s.mp3"， 1024）；

player.play（）；

}

void draw（） {

background（0）；

stroke（255）；

for （int i=0；i

strokeWeight（abs（player.left.get（i）*10））；

rect（i*20， 75+player.left.get（i）*10， 1， 75+player.left.get（i）*250）；

rect（i*20+10， 250+player.right.get（i）*10， 1， 75+player.right.get（i）*250）；

}

}

代碼呈現出來的效果如圖5，白色的線條隨著音樂的節奏律動，如霓虹燈，如豎琴，充滿變化。只要把其中一條語句：player=minim.loadFile（"../2002s.mp3"， 1024）；修改為：player=minim.getLineIn（Minim.STEREO， 1024）；就可以發現，白色線條隨著說話、唱歌的聲音而發生變化了，很神奇。

● Processing的適合對象

因為涉及代碼編寫，所以筆者不太建議在小學階段開設Processing。其定位應該是中學以上的學生學習。但是，少數已經具備Scratch程序基礎的小學高年級學生，完全可以一試。因為，僅僅二維繪畫方面，Processing比LOGO語言，不僅簡單，而且更加形象、有趣。

在Processing的教學中，曾經發生過這樣的趣事：一位藝術類院校教“互動編程”的教師，總是埋怨自己的學生編程能力差，寫不出稍微復雜點的程序，而羨慕另一位在理工類院校教學的教師。但在理工類院校教學的教師也很苦惱，因為他的學生沒有藝術想象力，程序展現出來的畫面一點也沒有藝術感覺。可見Processing就是一門融技術和藝術為一體的編程語言，尤其適合在藝術和技術兩個領域都有濃厚興趣的愛好者使用。

● 如何開發Processing課程

相對于Scratch和VB來說，Processing沒有圖形化的編程界面和所見即所得的程序設計功能。與傳統的程序設計教學不同，Processing的教學要從圖形和交互開始，而不是從數據結構和文本控制臺的輸出開始。所以，傳統的編程類課程設計思路對Processing來說，并不是很適合。

開發Processing要尤其注意以下三點：①切忌使用信息學奧賽方面的趣味試題作為課程的編程范例。因為Processing的設計理念是用代碼畫圖，而不是解答數學題或者實現某些經典算法。②切忌使用語法教學形式，試圖逐一介紹Processing的功能。學習Processing應該從交互圖形設計出發，根據設計的需求，引入必要的功能。學習者沒有必要把所有的函數、庫的功能都研究一遍。③從模仿到創新是一條可行的學習技巧。模仿的對象除了一些經典范例外，還可以是現實中的圖形，嘗試用多種方式去實現，建立用代碼畫畫的思想。

合理使用Processing自身提供的范例，開發Processing課程并不是很困難的一件事。Processing課程的設計思路可以參照這樣的線索（如圖6）。

由于文化和語言的差異，國內研究Processing的人并不多。且不說在中小學，就是目前已經開設Processing課程的高校也寥寥無幾。但是，在創意產業和互動媒體藝術迅速發展的中國，開展與Processing相關的課程，讓對藝術感興趣的文科生也能動手用代碼描繪自己的創意，無疑是非常有意義的一件事。正如《愛上Processing》一書的翻譯者陳思明所說：Processing是一把激發藝術靈感的鑰匙，你可以輕易地在計算機屏幕中展現心中的藝術場景，感受更多靈感的涌現，在顏色與線條的海洋中漫步。