分形藝術在數字媒體技術專業教學改革中的應用研究

陶雪嬌　張曉穎

摘 要：該文從新媒體時代數字媒體技術人才培養的需求與分形藝術的特色出發，研究了分形藝術圖的生成規律，總結了分形藝術在圖像傳播、圖像壓縮、藝術延展性等方面的優勢，并探討將分形藝術融入到數字媒體技術專業的人才培養中，探討分形的基礎理論與分形的圖像與動畫技術為數字媒體技術專業核心課程所能夠帶來的革新與多樣化的創作空間。

關鍵詞：數字媒體技術 分形圖像技術 分形動畫 人才培養

中圖分類號：G45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0194-02

新媒體時代，數字媒體的表現形式越來越多樣化，媒體的受眾對于數字媒體的藝術性與表現性的期待越來越高。這些環境的變化促成了藝術的發展與創新，而數字媒體技術專業培養人才的理念與思路也應該與時俱進。新媒體的發展要求數字媒體的形式更為多樣，傳播更加快捷，內容更加炫酷與震撼眼球。

分形理論強調整體對部分的依賴性，它超越了傳統構成學，揭示了藝術形態新的構成規律[1]。分形藝術圖形不僅豐富了傳統的圖形樣式，更是以新技術、新方法、新理念引導著圖形藝術的數字化轉型。數字媒體技術專業應該把握這一良機，將分形幾何的理論，分形藝術的設計工具，分形動畫的制作等引入到教學中，引領學生學習多維的藝術設計工具與理念。

1 分形藝術的特性

與傳統的數字媒體設計相比，基于分形的數字媒體設計具有如下特性。

（1）數字分形藝術節省了存儲空間，各種美麗復雜的分形圖形不再由像素組成，而是有數學分形算法的不同參數計算渲染生成。存儲圖形只需要存儲幾個簡單的參數以及迭代吸引子即可，一張分形圖片渲染后的結果可能幾M，但是參數與算法的存儲卻只要幾K，存儲空間的壓縮比達到上千。

（2）降低了美學的門檻，曾幾何時，藝術作品的生成至少需要十幾年的藝術積淀，數字分形藝術可以讓算法生成藝術作品，這樣沒有繪畫功底也可以通過各種分形軟件調整參數生成符合自己需要的分形仿真作品，如閃電，地毯，山脈，迷宮等，這對游戲與動畫領域是一個福音。

（3）分形算法可以節省運算時間，分形作品具有自相似性，局部與整理具有相似的特性，因此對于分形圖像而言，可以渲染局部，然后擴展復制到整體，可以較好地優化空間。

（4）性能配置靈活，比如在三維游戲貼圖中，傳統的方式需要準備三種不同畫質和加載效率的圖，往往低效圖看起來畫質很差，而在數字分形圖像用于貼圖時，針對不同的運行環境，可以根據需要調高或者調低畫質，只需要修改分形的維度參數，生成的分形藝術圖都照樣清晰。

因此，將分形理論與分形藝術引入數字媒體教學是十分必要的，分形藝術圖形的沖擊可以帶動傳統藝術在空間形態上的延展與數字化轉變，激發學生的創意與靈感，使其在數字化的圖形與二維三維的動畫創作中采用更廣闊的表達與更創意的思維。

2 基于分形藝術的專業教學改革

2.1 分形數字化轉型的教學改革

分形圖形是以整體與局部的自相似性為特點的，當一個復雜、精美的圖形以多次重復迭代的方式拼貼形成一個復雜的具有沖擊力的圖像。這種不規則的圖形是由數學公式生成，且多個不同的數學公式可以進行拼貼，為圖形的外觀賦予更多的、更復雜的變換[2]。將這些數學公式按照不同的取值賦予不同的顏色，就可以生成色彩炫麗的分形藝術圖。

分形藝術圖是形象藝術與數學相融合的產物，是以數字化的方程作為基本的作圖元，拼貼組合成具有無數變化可能的帶有分形特質的藝術圖。用分形的方式作圖可以激發學生的數字化想象力，也可以將復雜的圖形用簡單的數學公式符號進行存儲，極大地節省了存儲空間，也實現了傳統圖形向數字化藝術創作的轉型。

2.2 打破維度的分形空間應用

傳統的藝術圖形總是以二維或者三維的形式出現，而分形的物體打破的傳統整數維的理論。分形的空間在不斷的迭代重復過程中，可以對空間進行無限的分割，從而生成非整數的多維效果[3]。電影《奇異博士》中對于分形的空間維度理論有著很好的應用，奇異博士對空間的折疊、時間的操控等都呈現了炫酷的分形效果。

2.3 基于分形動畫的教學改革

新媒體時代的圖像與動畫生成正逐漸向動態而具有視覺沖擊力的多元化表現方式發展。傳統的媒體正在數字化，而藝術的傳播形式正逐漸輕量級地數字化。對傳統的動畫而言，是存儲的實實在在的圖像信息，圖像信息隨著時間的變換形成了動畫效果，一部動畫成品的實現需要大量的人力進行關鍵幀的創作與繪制，耗時耗錢耗人力。而利用分形軟件制作的分形動畫藝術感強，且動畫的生成是通過數學公式的參數調整完成的，存儲容量小而且動畫效果炫酷。

由于分形可以對大自然的具有自相似的分形圖形進行仿真和模擬，因此對于植物、山峰、火焰等場景的生成也可以使用分形進行模擬，同時將過程通過參數調節做成動畫[4]，產生的分形效果視覺沖擊力強。如電影《奇異博士》中大部分的特效都應用了分形技術與分形的空間維度理論。分形的理論與技術近年來已被大量地應用于影視特效、舞臺美術、影像裝置等多個動態視頻領域。

由于分形圖像的生成是通過數學公式迭代拼貼而成，因此要想改變圖像的外觀只要改變公式的參數即可[5]。而分形動畫的生成就可以在關鍵幀中改變參數，存儲的數據量也即使數學公式及其對應的參數取值，數據量非常小，還可以保證圖片的精美畫質，數據傳輸快，數據視覺效果好，充分體現了數字媒體相對于傳統媒體的實時性與高效性。

3 分形仿真引領教學改革

圖像與動畫、視頻是數字媒體專業進行新媒體創新的主要載體，要培養面向新媒體時代的新型人才，需要打破傳統媒體的創作方式，不局限于繪制圖像、建模圖像的傳統方式，將媒體的創作與設計向數字化、動態化、交互化轉型是數字媒體技術專業進行教學改革的重要課題。

分形藝術以數學公式引領藝術的潮流，既可以對大自然的實物進行仿真，又可以創新地設計具有分形美與混沌美的圖像與動畫視頻，拓展了數字化媒體的創新形式。數字分形研究融合了科學與藝術，力爭發揮科技的魅力，為藝術注入新的思潮與途徑，為數字藝術帶來了許多優勢，也為數字媒體技術的教學革新帶來了新思路。

4 結語

該文針對數字媒體時代對多維、動態的數字化作品的需求，提出了應用數字分形解決當下數字媒體技術專業培養創新型人才轉型所面臨的問題。數字分形研究融合了科學與藝術，力爭發揮科技的魅力，為藝術注入新的思潮與途徑，為數字藝術帶來了許多優勢，為數字媒體技術的教學革新提供了新的方向。

參考文獻

[1] 朱華，姬翠翠.分形理論及其應用[M].北京：科學出版社，2010.

[2] 王令中.藝術效應與視覺心理——藝術視覺心理學[M].北京：人民美術出版社，2011.

[3] 徐桂楠.數字藝術設計中的科學美[J].科教文匯，2014（5）：132-133.

[4] 陶薇薇.基于數學分形生成數字藝術作品的方法研究[J].藝術品評，2017（1）：408.

[5] 朱海祥.基于IFS法的分形圖形生成及優化設計[J].高師理科學刊，2016（36）：29-30.