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 分形艺术的美学特征及其应用状况  

2011/4/22 22:42:31 浏览:2382 来源:  

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关键字:分形理论  计算机仿真  耗散结构


  分形艺术的基本概念利用分形理论进行的艺术图形设计,能够做出许多高明的艺术家无法设计的线条与颜色。例如Julia集和Mandelbrot集那样具有无限精细的结构,本来是动力系统参数分析的结果,然}fu在计算机图形学的帮助下呈现在人们面前的图像却令艺术家叹为观止。用数学方法对图像的放大区域进行着色处理,这些区域就变成一幅幅精美的艺术图案,人们称这些艺术图案为“分形艺术”。深刻}fU奇妙的分形艺术图形可以应用十科学探索,用以帮助了解自然界复杂精细结构的规律性和本质;也可以应用十艺术创作,产生出形式新颖和风格独特的计算机艺术作品。分形艺术较好的体现了科学与艺术的和谐与统一,它以一种全新的艺术风格展示给人们,使人们认识到分形艺术和传统艺术一样具有和谐、对称等特征的美学标准,是科学上的美和美学上的美的有机结合分形艺术的特点:分形图形不仅可以成为艺术,以合法的身份进入艺术殿堂,还可以改造现有的艺术,推动艺术的发展。所说的“改造”是以注入科学精神和现代科学知识为主要内容。历史上科学与艺术的每一次碰撞、结合,都促进了艺术的繁荣,分形艺术以至计算机艺术肩负着在新时代促进艺术繁荣的伟大使命。分形艺术的特点是:第一,有科学内涵,作品有内在的数学结构;第二,一般采用计算机数值运算;第二,画面一般具有多重自相似结构;第四,具有后现代主义的风格。

  分形图片具有无可争议的美学感召力,特别是对十从事分形研究的科学家来说。因为首先是科学家在研究中发现了美,这种美好比牛顿发现第二定律时、爱因斯坦提出质能方程时、杨振宁提出规范场理论时所体验到的科学美。科学不但是真实的,科学也是美的。

  “分形艺术”的创作与普通的“电脑绘画”不同。因为“分形艺术”是纯数学的产物,创作者要有很深的数理功底,此外还要有熟练的编程技能,这样才能充分利用数学公式,通过数学运算求得每一个像素的“数值”,}fU众多像素组合起来就构成了奇妙的分形图画。这些利用电脑处理出来的分形图的影响远远超出了数学领域。

  作为一种全新的艺术形式,分形图可以体现出许多传统美学的标准,如平衡、和谐、对称等,但更多的是超越这些标准的新表现。比如,分形图中的平衡,是一种动态的平衡,一种画面各个部分在变化过程中相互制约的平衡;分形图的和谐是一种数学上的和谐,每一个形状的变化,每一块颜色的过渡都是一种自然的流动,毫无生硬之感;}fU最特别的是分形的对称,它既不是左右对称、也不是上下对称,}fU是画面的局部与更大范围局部的对称,或者说是局部与整体的对称。在分形图中更多的是分叉、缠绕、不规整的边缘和丰富的变换,其中蕴涵着无穷的嵌套结构,这种结构的嵌套性带来了画面的极大丰富性,如将局部不断放大并进行观察,就会发现细部的结构;如果再放大,还会再度出现更精细的结构,可谓层出不穷,永无止境。有了分形艺术,从浩瀚广阔的宇宙空间到极精致的细节,都可以用数学结构和像素来描述。

  利用分形理论进行的艺术图形设计,能够做出许多高明的艺术家无法设计的线条与颜色。例如Julia集和Mandelbrot集那样具有无限精细的结构,本来是动力系统参数分析的结果,然}fu在计算机图形学的帮助下呈现在人们面前的图像却令艺术家叹为观止。用数学方法对图像的放大区域进行着色处理,这些区域就变成一幅幅精美的艺术图案,这些艺术图案人们称之为“分形艺术”。图1.4为集图及其局部放大图像,图1.5为不同多项式复映射的距离比值广义集。    一些文献研究了复杂二角函数Julia集的构图性质,在此我们利用距离比值迭代法构造出二角函数的迭代分形。下图是复杂正弦映射距离比值广义J集的部分周期,可以看出其中存在令人眼花缭乱的复杂结构。对十不同参数c,可以构造出远比Julia集复杂的分形l冬I }sa}。下l冬11.6为复杂映射f(z卜ain}z)+0.1+0.2i的距离比值广义Julia集图。    目前有很多学者和艺术家绘制了大量的分形艺术图形图像,同时也有很多商业的分形艺术软件被开发和使用,如Ultra Fracta1}53]等,互联网上也有很多分形艺术作品库[[54-56]许多学者从美学方向分析了分形图像的艺术特征。

  ②分形艺术的美学特征分形艺术的魅力在十它以奇异的线条美和色彩美在无序中蕴涵着有序、在复杂中蕴涵着简单、在变化中蕴涵着统一,将人类的想象力带到变化无穷、玄妙莫测的世界中。它依赖计算机技术所实现的形式美以不同的方式给人们带来独特的审美体验分形理论对艺术最直接的贡献是带来了新的造型语言及表达方式。分形艺术借助计算机技术构造复杂目_美轮美灸的几何图形,表现出了新的风格,开辟了视觉传达的新领域,不仅蕴含着来自自然的传统美学思想,还产生出许多新的美学特征它具有无限精细的结构层次,无论哪一个层次的局部都保持着整体的基本形态,目_在广度和深度上是无限的。可谓“微尘之中见大千”,它打破了我们对十常规意义上图形的理解。分形图形中蕴含着无穷的嵌套结构,这种结构的嵌套性带来了画面极大的丰富性,仿佛蕴藏着无穷的创造力,使欣赏者不能轻IfIJ易举地看出里面所有的内涵。正如法国印象派大师雷诺阿所说“一览无余则不成艺术”,许多伟大的艺术品都具有这样的特征。

  分形图的分叉、缠绕、突出、不规整的边缘和丰富的变换传达出一种天然情趣。然Ifu,它不会使我们感到杂乱无章,在无限精细的结构层次和无穷的缠绕中存在着由分维数学所制约的相互关联。体现出有序与无序的和谐统一辩证关系,从中可体验到一种狂野的有序美,这是传统形式美所无法给予的。

  由十分形图包含着精细的层层嵌套体系,从事分形艺术创作的人所研究的数学算法,产生的图形是无限的,没有结束,永远无法看到它们的全部。Ifu不断放大它们的局部,可能发现前人未曾见到过的图案。细部放大每个细结都是一个非常瑰丽的几何图形,可以演绎出美丽的梦幻般仙境似的图案,更令人赏心悦目。

  这种放大可以无限制地进行下去。无论放大到哪一个层次,都会显示同样复杂的局部,这些局部与整体相似或近似,使你感到这座具有无穷层次结构的雄伟建筑每一个角落都存在无限嵌套的迷宫和回廊,催生人们无穷的探究欲望,给人以启迪和联想,能充分发挥人的想象力,从Ifu获得新的感受。这种由自相似层层嵌套结构所提供的变幻人的视觉感受和拓展人的思维空间的特点,也是传统形式美所不具备的。

  分形图形向人们展示了数学理论与抽象科学概念所蕴涵的自然美,它可以模拟出传统艺术方法所不能描述的景象,形成很多美丽、色彩斑斓的画面,开辟了视觉传达的新领域,把人们带入了一个崭新的天地。可以说,它正在形成一种新的审美理想和一种新的审美情趣。分形图的错综、多变、绚丽和富十表现,不仅唤起了科学世界的神奇创造力,同时也使人感受到了艺术世界魔幻般的感染力。

  科学依赖十分析,艺术凭借直觉,优美的分形艺术本身是科学理性和艺术感受的完美融合,是数学和艺术的结合。分形图之所以能给人以极大的艺术震撼,是因为它具有与自然的数理内涵和人类审美需求的和谐与统一。

  ③分形艺术的应用生成分形图的关键是要有一个合适的模型来描述对象,根据所选择的分形造型模型不同,产生分形图的方法可大致分为如下4类:1)基十L一系统的分形图形;2)粒子系统模型方法;3)随机插值法;4)迭代函数系统IF S方法。

  分形图的发展前景使分形艺术有着广阔的发展前景,也能产生巨大的经济效益。例如:第一,书籍装帧、杂志封面设计;第二,广告业,作为素材制作新颖的广告画面;第二,各种装饰艺术,如用作大型壁画、扑克牌、挂历、马赛克瓷砖画、居室装饰画等;第四,纺织工业,如文化衫图案、装饰布料设计、刺绣花样设计、时装设计等分形艺术在纺织印染、广告印刷、工业设计、邮票制作、服装及计算机美术教学等许多方面都显示出广阔的应用前景。目前,国内从事分形设计的创作者越来越多,出现了大量的分形设计、分形电影、分形音乐。有关计算机分形艺术设计的专用软件也已开发很多,这都为分形艺术图案的二度创作提供了广阔空间。

  展望平面设计中的分形艺术,必定会以独特的美学价值、多样的技术支持和广泛的应用领域获得强劲的发展

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