编码艺术：从基础概念到代码实践

# 编码艺术：从基础概念到代码实践 ## 1. 艺术基础概念 ### 1.1 艺术作品的不同呈现 艺术作品往往具有独特的表达方式，其传达的信息并非表面所见那般简单，物体的图像也不能与实际的现实相混淆。例如，毕加索（Pablo Picasso，1881 - 1973）创作的《哭泣的女人》系列画作，以及《格尔尼卡》，都揭示了 1936 年西班牙内战带来的残酷与暴力。《哭泣的女人》（1937 年）的面部以立体派风格呈现出破碎感，强烈的色彩、坚定的笔触和锐利的线条塑造出哭泣女人的戏剧性表情。而罗伯特·马瑟韦尔（Robert Motherwell，1915 - 1991）在他的帆布丙烯画《西班牙共和国挽歌第 134 号》（1961 年）中，以抽象表现主义风格，在白色背景上用黑色绘制出强烈而动态的形状，传达了相同的主题，但方式截然不同。 ### 1.2 基本艺术概念要素 为了更好地分析和欣赏艺术作品，我们可以关注一些基本艺术概念，这些概念适用于任何视觉艺术作品，主要包括以下几个方面： |要素|描述|示例| | ---- | ---- | ---- | |类型或形式|描述艺术或艺术产品的种类、分类方案以及艺术产品的功能|绘画、雕塑、建筑等| |主题|定义艺术作品的含义，代表的主题、话题或母题|肖像、风景、静物、抽象作品等| |风格|体现一组艺术作品的特征和相似之处，受时间、地点或艺术家个人风格的影响|立体派、文艺复兴风格、印象派等| |媒介|告知艺术家创作作品所使用的材料、工具和程序|油画布、丙烯画布、大理石雕塑等| |设计|指定艺术作品中使用的元素和原则，艺术家对视觉现象的有计划组织|关注苹果内部种子的排列、苹果皮上线条和点的重复等| |交互性|在创作基于时间的作品时，需要考虑用户与整个设置的交互方式|例如互动艺术作品| ### 1.3 以苹果为例的艺术创作决策 如果我们要创作一个以苹果为主题的艺术作品，在获得苹果后，需要做出以下决策： 1. **类型或形式**：选择是绘画、雕塑、绘制苹果，还是建造一个苹果形状的建筑结构。 2. **主题**：思考将苹果呈现为静物的一部分、男人或女人吃苹果的肖像、如苹果园般的风景、关于苹果的抽象作品，或者是苹果皮特写或展示苹果内部的近乎抽象的图像。 3. **风格**：决定是否将苹果视为几何形状（如立体派艺术家的视角）；是否处理风景问题（如文艺复兴或风格主义时期的绘画）；是否专注于与光线和绘画相关的工作（如印象派艺术家的做法）；或者是否使用编程或软件创作生成式艺术作品。 4. **媒介**：确保获得合适的材料和工具，并应用选定的技术来呈现苹果。不同的媒介会产生不同的效果，例如油画布和油画纸的区别在于画布排斥颜料，而纸张吸收颜料，所以我们会明确表述为“油画布上的油画”而非简单的“油画”。 5. **设计**：可以将苹果切成两半，关注种子在五个呈五角星排列的心皮内的放置方式；也可以描绘苹果皮上线条和点的重复，或者夸大其设计中的不规则之处。 6. **交互性**：如果是创作基于时间的作品，要考虑用户如何与整个作品进行交互。 从这些设计元素的描述中，我们可以看到它们如何延伸到使用计算机和编程进行的设计中。 ## 2. 数学、计算和编程的视觉方面 ### 2.1 多领域的视觉呈现应用 科学家和艺术家在特定科学领域的工作中，都认识到应用视觉呈现方式的重要性。例如，数学家、人类学家、艺术家、设计师和建筑师会对建筑立面、楣饰和一些建筑细节进行计算机分析。许多自然科学、医学、药理学、生物学、地质学或化学领域的研究人员会研究和可视化自然和人造结构中的对称性，许多艺术家也通过这种方式创作出了杰作。 ### 2.2 视觉呈现的优势与应用 数学和计算的视觉方面允许将理论及其证明呈现为二维和三维结构。强调培养学生的视觉素养有助于完成这一任务。例如，学生可以创作数学编程的雕塑、基于分形的艺术作品、风景和背景。一些精通编程的人可以对与音乐和舞蹈相关的形状和形式进行编码，从而创建音乐可视化。目前，一些知识传递手段，如 3D 打印技术、增强现实和开源打印机开始在学校环境中出现。在 3D 打印中，基于快速原型制作过程，采用添加过程，根据计算机程序逐层铺设热塑性材料，例如可以创建 Voronoi 塔。二维和三维 Voronoi 图（Voronoi 镶嵌）现在广泛应用于建筑概念和其他科学技术领域。 ### 2.3 艺术家与科学家的视觉运用 艺术家通过转换图案和重复来在作品中应用统一或对称（例如，通过研究斐波那契数列、质数和幻方、黄金比例和镶嵌技术）。数学家、计算机科学家和艺术家将视觉隐喻作为一种认知工具，来可视化世界的结构和我们的知识。例如，分层结构主要使用树隐喻进行分析，曼努埃尔·利马（Manuel Lima）称树的图形是最普遍和持久的视觉隐喻，“通过它我们可以观察人类意识、意识形态、文化和社会的演变”。 ## 3. 编码艺术之 ASCII 艺术 ### 3.1 个人经历与 ASCII 艺术起源 早期的计算机主要处理公式，是用于数值问题解决的数字计算器，其他功能超出了其设计范围。一位计算机科学学生在 1977 年，使用 BASIC 编程语言中的特殊字符，如星号‘*’、破折号‘-’、下划线‘_’、加号‘+’等，通过一系列简单的打印语句来绘制几何形状、花朵、雪人、兔子，甚至史努比。后来，创建未来甚至过去年份的日历也很有趣。作为初学者，这种“艺术作品”可以通过一系列打印语句组合而成，if 语句、循环和函数减少了代码的冗余，使任务更具渐进性。 在早期的交互式计算机上，使用施乐数据系统的 Sigma 9 监控终端查看结果很有成就感。最初的任务是手动绘制图形，然后使用特殊字符进行映射，使其类似于实际的绘画作品。例如，将破折号相邻放置可以形成一条线。尽管穿孔卡片（80 列宽）在编程中仍然很常见，但穿孔卡片和读卡器使得创造性工作变得繁琐，因为一个简单的错误（打孔）可能导致卡片丢失，这也是一种经济负担。输出会在监控室的用户文件夹中显示在滚动纸上（120 列宽），绘图仪是大多数科学和专业程序显示的输出外设，也用于计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM），它可以提供输出的硬拷贝，并使用笔绘制机器图像和建筑图形。 后来，分形编程为计算机艺术带来了新的维度，它可以生成惊人的图像图案，并允许图像的某些方面重复并放置在不同的位置。艺术家可以通过两种方式进行绘制：一是将特殊字符相邻显示；二是找到一个公式并映射 x 和 y 坐标。可以生成的图像包括心形、山脉和花朵等。动画是计算机艺术发展的下一步，通过使用坐标在新位置重新绘制框架来实现。 ### 3.2 ASCII 艺术的实际应用与字符编码 这位学生通过一个在连续滚动的绿条纸上打印一页空白的程序，获得了一份计算机实验室助手的工作。当时披萨只需 50 美分，而他的时薪为 2.5 美元。在实验室学习时，他可以从其他学生编程打印错误的纸张中找到草稿纸。有一天没有草稿纸时，他想从纸卷上拿一页纸，却被实验室经理呵斥，因为打印机和纸张只供程序员使用。于是他学会了编写一个带有 25 次循环的打印语句来获取空白页。当他需要两页时，编程时计数器的增量意外设置为 2，导致计数器从 1 跳到 3、5 等，始终无法达到 2，使得实验室唯一的打印机不断打印空白页，引起了噪音。经理担心但不知道原因，他移除程序后解决了问题，因此第二天获得了工作机会。 理解特定计算机系统的可显示字符代码和分配的数值是绘制艺术作品的关键。每个键盘字符都有唯一的数值分配。在 CDC 大型计算机编程时，曾遇到一个排序问题，列表中的最后一个名字不在正确的顺序中。咨询后，先建议移除最后一个名字，列表排序正常，但目标是包含所有名字，再次添加该名字并运行程序后，排序完美。原因是最后一个名字前有一个空白，空白的字符值为 45，而字母‘A’ - ‘Z’的值分别为 1 - 26。有趣的是，在早期的 CDC 代码中，字符 0 的十进制值为 27，冒号‘:’（第一个值）的值为 0，分号‘;’（最后一个值）的值为 63。后来发现名字前的空白导致了排序问题，删除并重新输入名字后，排序恢复正常。 在 1963 年之前，不同公司对字符代码的表示方式不同，为了统一代码，ASCII 应运而生。ASCII（发音为 AS - KEY）代表美国信息交换标准代码委员会建立的一种代码，它是贝尔公司最初的电报代码的延续。1963 年首次发布时，ASCII 代表了键盘上的每个字符及更多内容。1979 年的 8 位“扩展 ASCII”代表了用于绘图的图形字符，如方框和阴影，为 ASCII 艺术带来了更多的活力和创造力。以下是一些初学者可能需要了解的十进制值： - 大写‘A’ = 65，大写‘Z’ = 91（65 + 26） - 小写‘a’ = 97，小写‘z’ = 123（97 + 26） - 空格‘ ’ = 32 - 字符‘0’ = 48 - 字符‘9’ = 57（48 + 9） - 字符空值 = 0 ASCII 中的响铃代码是 7，可以编程使其发出铃声、哔哔声，甚至创作像《铃儿响叮当》这样的简单歌曲。 ### 3.3 C++ 语言展示 ASCII 艺术 以下是使用 C++ 编程语言展示 ASCII 艺术的示例代码： ```cpp // Listing 3.1 Hello World in C++ #include <iostream> using namespace std; int main () { std::cout << "Hello World!" << std::endl; return 0; } ``` 上述代码会在屏幕上返回“Hello World!”。 ```cpp // Listing 3.2 Separating lines in C++ #include <iostream> using namespace std; int main () { std::cout << "Hello World! \n Welcome to the first C++ code" << std::endl; return 0; } ``` 这段代码