數字科學藝術：Processing數字編程創新設計

沙良晟 王皓月 趙 璐

[1.2.魯迅美術學院中英數字媒體(數字媒體)藝術學院,遼寧沈陽 110816;3.魯迅美術學院,遼寧沈陽 110816]

一、數字藝術的創新發展

斯圖亞特?霍爾（Stuart Hall）出生于英國，是一名文化，社會以及媒體理論家，他曾經指出；“媒介是表意的工具，通過技術沒接過程建構意義，呈現給閱讀者關于世界的圖景。”在當下二十一世紀，技術科技方面取得突破。科技的進步對于每一門專業領域的發展不再受到局限。視覺表現以及藝術體驗也在不斷地打破我們所認知的維度，從原先的手繪二維藝術轉變到三維立體形式，在轉變到數字藝術從而達到數字維度的世界，在數字維度的發展使得我們藝術不再受到各種材質，場地的限制，是一種全新的世界，也推進了元宇宙的形成。對于元宇宙是利用科技手段將數字社會與現實社會進行鏈接與創造的，能現實世界映射，也可以與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數字生活空間。

世界上第一臺電子計算機“電子數字積分計算機”（ENIAC Electronic Numerical Calculator）于1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學問世。計算機語言是一種人與計算機之間交流的方法，就此誕生，一種人與計算機之間傳遞的方式。如今我們可以通過編程語言兩種形式：匯編語言和高級語言與計算機進行交流，這是一種跨維度的溝通，對于虛擬信息世界的一種相互了解。

新的藝術形勢產生都伴隨著社會的變革，藝術家們總是在最每個時間段最早的時候對于自己時代固有的文化與技術進行反思，最初的所有藝術科學的勞動成果在展覽，電子媒體等相關會議進行報道，也在各種領域不斷的成長。數字藝術自第一次出現起經歷了幾個名字的變化：曾被稱為“計算機藝術”，然后是多媒體藝術和賽博藝術，現在是數字藝術與“新媒體藝術”交替使用，其中；在面對數字編程藝術設計的不斷崛起，藝術范疇不再單一化。問題從而也不斷地浮現，學科的煩瑣，技術層面困難，似的開始的編程藝術舉步維艱。當專門為視覺交互和媒體藝術創建的Processing出現，從而藝術和技術成為不可分割的新維度學科。本文就針對此，從數學領域所屬的編程學科，Processing編程為例與藝術設計結合，從圖形編程語言，互動裝置設計，公共藝術方面，為當代藝術設計的整合與變革帶來了巨大的改變。

二、Processing編程設計介紹與發展

Processing是科技技術發展的產物，由學者卡西?瑞斯（Casey Reas）和本?弗萊（Ben Fry）創立，他們出生于美國，是麻省理工-媒體實驗室的美學與計算機研究小組成員。Processing是針對Java語言的基礎上簡化語法，通過數字語言將數字可視化，或基于數字編寫代碼從而形成與電子設備形成交互命令，是具備跨平臺的特性的編程軟件。起初我們所認識的計算機語言可能僅僅局限于工程師或者程序員的工作，現在對于藝術家，為了達到突破所屬領域，從而舍棄傳統方法，運用數字創作手法進行藝術創作。

圖1 一門開源編程語言和與之配套的集成開發環境（IDE）的名稱

綜上所屬，從數學編程學科與藝術結合是當下藝術發展的必然趨勢。在面對當下社會形勢，設計師不單要具備一定的藝術素養，同時還應該具備抓住時代科技的手段，通過多學科的交融，將藝術領域不斷地開拓。一方面，新的數字編程藝術需要構建以人本設計為基礎的融合設計體系，對現存的科技手段進行整合，借助于網絡平臺，實現數字信息的跨平臺共享。另一方面，數字設計藝術遠超藝術本身或者數字領域。因此，改革，優化，融合是當下各個領域所要具備的。

三、Processing設計的發展以及創新實踐

設計關注于人們的日常生活，當設計帶給我們生活極大便利的時候，物質生活得到滿足，從而人們不斷的追求精神層面的突破。數字藝術本身已經成為一個無法準確定義描述的一種藝術美學設計和藝術實踐范疇領域的綜合體。

1.圖形編程語言

編程就是編寫有界面的程序，編程語言是一種標準化的交流技巧，用來發出指令，可以在指定的空間進行點，線，面的語言進行創作。如橢圓的代碼“ellipse（x,y,width,height）；”優點在于更加精準的定位元素尺寸，位置，以及色彩的取值。

圖2 坐標圖

2.數據信息可視化

對于數字時代下的信息社會，信息大爆炸人們對于信息數據的掌握程度決定當下數字時代下經濟，資源以及各種領域方面發展的程度。數據可視化正滿足于人們當下所需求，對于煩瑣數據的整理以及直觀藝術性的表現讓人們在快速發展的當下能夠更好地跟上社會的步伐。

更好地提供數據可視化的環境是Processing的一大特色，數據可視化的形成提供了大量的素材，圖形以及信息繪制。通過內在的函數以及編程語言生成各種簡單明了的圖表，動畫達到清晰準確的傳達想要表現的信息數據。讓數據自身賦予生命，從而雙向的形成數字生命藝術，改變以往人們與數據交互和分析的方式方法。

圖3 Processing將圖片藝術幾何化快速處理47+

3.交互裝置設計

人們在電子設備不斷的出現同時，也在不斷地思考更新的手段與同機器交互的辦法，或者在當下新媒體的交互方式。互動裝置設計課程是對互動裝置藝術創作中科技運用的一次探索，互動媒體技術的運用不僅深刻地改變了審美實踐和作品展示的性質，而且具有獨特的轉換性、滲透性和參與性以及敢于創新的有機整合的思維與展示方式。

聲音可視化是將聲音轉化為有形的圖像，人們可以看到圖像化的聲音。于1680年羅伯特?胡可（Robert Hooke）對于聲音形態有所研究。1787年恩斯特?克拉德尼（Ernst Chladin）的《關于音樂理論發現》成為聲音可視化的開創性作品。在人們的認識中，聲音是無形的，Processing平臺分析音頻，將音頻數字化轉化成圖像從而展現在我們的眼前。

《Robotic Voice Activated Word Kicking Machine》是Neil Mendoza創作的一件將語言自動轉化為文字的機器。當人們開始說話軟件會自動識別語音，當說話完畢后，瀏覽器會通過WebSocket鏈接講單詞彈射出去，在Box2D物理模擬中形成彈簧感覺，再投影墻面空間進行電子器械，聲音的交互展現。有趣的是當單詞靠近底角的管子，聲音會從實體空間一個揚聲器進行輸出。從而達到人與機械交流，機械與人回應。

圖4 《Robotic Voice Activated Word Kicking Machine》

Thibaut sld工作室設計的《HEXI responsive wall》，是一面墻，可以與人互動的裝置。由60個可以單獨活動的單元模塊構成此裝置并且所有模塊可以反映人的形態產生波動或者與人的動作發生聯動反映是它奇妙之處。

圖5 《HEXI responsive wall》

4.公共藝術展覽

公共領域是近年來英國國家常用的概念之一。開放，公開的特質的、由公眾自由參與和認同的公共性空間成為公共空間是他的特性。空間是一個相對哲學化的術語，與時間內相對。安切雷斯?施耐德等人曾定義過公共空間劃分為：物理，社會，象征性的公共空間。關注于材料，空間內部規范和社會的關系以及材質性質和地方的“氣氛”三點是關注的重點。伴隨著社會不斷進步，更高級的階級以及科技的發展讓公共藝術展覽不斷地產生性質的變化。

從一個非常普遍的角度出發，無論是數字的還是模擬的，都在討論相同的問題，對于藝術的表現以及受眾者感知的美學問題；社會文化與政治的轉變問題；人們情感領域以及精神領域問題；個人以及社會群體問題。在公共藝術中，大多數作品目的都是為了觀眾與作品有一定的交互從而產生對于問題的思考或者對于自身的審閱。

OCtopada的作品八個觸須，每一個都激活了獨特的顏色和燈光，使章魚的音樂思維活躍起來。靈感來自蒸汽朋克的主題。當所有的8個鼓一起演奏的時候，機械動作和有節奏的燈光會讓觀眾眼花繚亂。

圖6 Octppada

設計演變成為三種形式：傳統設計，設計思維，計算設計是前田約翰的Design In Tech Report中所表示的。每一種形式是根據時代的演變所演繹出的設計走向。無論是設計為了有更好的用戶體驗，更吸引眼球的交互藝術、圖像，還是更好地占據市場的商業模塊，都是需要不同學科的相互融合，相互輔助從而達到想要的效果。張磊老師同濟大學設計系說過“設計思維的本質是解決不確定性問題的創新思維；技術思維是解決確定性問題的創新思維。所以創新分為技術創新和設計創新兩種。”

結語

在數學科技領域，人們通過突破設計思維，科技思維，一次次突破幻想的局限，實現一件件超現代的作品。科技發展始終是藝術的發展基石，對于軟件技術，例如Processing已經超越了對于他本身的定義，超越了科技范疇，同時也超越了藝術范疇。其千變萬化將虛擬數字形成可視化的創意變現出來，是一把當下藝術的靈感路徑。編程語言其實也是推動當下元宇宙形成的關鍵，維度世界的突破，讓計算機語言不單單是人們一味地賦予他們，命令他們，在藝術的手段下，數字編程藝術在吸取一定的命令后形成自我數字生命藝術，對于人們打破現實世界與虛擬世界的隔膜有很大的幫助。

作為當下設計師，我們對于設計不單單重在形勢，對于形勢表現的豐富手法不斷創新，同時也同樣考慮到人文，科技，歷史，時代發展等種種因素。在多方面條件下，數字藝術設計才能不斷地進步，新的知識，新的技術才能更好地得到推廣，從而不斷地向著未來，甚至展現出超前的思維與設計作品誕生。

注釋：

①學術季|博士論壇征稿啟事之數字藝術與智能傳播篇.

②北京大學學者發布元宇宙特征與屬性START圖譜.

③元宇宙(Metaverse)整合多種技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態.

④Daniel Shiffman.Processing編程學習指南[M].北京:機械工業出版社,2017.

⑤《互動裝置設計》是2014年中國輕工業出版社出版的圖書-陳玨.

⑥基于Processing平臺的聲音可視化運用-石鑫.