什么是计算机绘画?

[拼音]：jisuanji huihua

[外文]：computer painting

计算机图形学的一个分支。它是利用计算机图形、图像生成技术和软件技术让计算机产生单色或多色的各种绘画书法。采用人工智能技术，可使计算机绘画与人的艺术创作相结合而产生特殊的艺术效果，形成独特的艺术风格。

1963年，开始利用计算机进行绘画的尝试。1965年，美国和联邦德国分别在纽约和斯图加特举行计算机绘画展览，当时的研究目的虽然只是想通过这些研究来解释一些视觉现象，如声音的形象、美学的数学理论等,但这些研究成果给人以启示,并为计算机绘画艺术的产生做出了开创性的工作。1968年和1976年分别在伦敦和纽约举行了两次大规模的计算机绘画展览。从此，才向艺术领域迈出了可喜的一步，形成了计算机绘画艺术的独立分支。在计算机绘画艺术产生的初期，由于当时硬件设备及软件技术的水平不高，绘画作品主要由网线构成，数据量大,计算复杂,从事研究的主要是科学家。随着设备性能的不断提高，大规模集成电路的产生及软件的不断丰富完善，计算机绘画已从初期的只能生成简单网线图形，发展到能产生出构图奇特、造形别致、色彩缤纷，具有很强艺术性的二维及三维作品。进而又发展到科学家与绘画艺术家并肩合作，融科学与艺术为一体，使计算机艺术得以更快地发展。

80年代以来，将人工智能与计算机绘画相结合，使计算机绘画有了新的发展方向，产生了一些新的计算机绘画系统，可以对一个特定的客体范围产生无数形态和构图各异的作品。

中国从事计算机绘画的研究工作开始于1982年。起步虽晚，但已取得了可喜的成果。

计算机绘画是靠计算机的硬件设备、有绘图功能的软件系统以及人机间的信息交互来完成的，因此，计算机绘画作品的艺术效果及所设计的绘画系统的功能，与所使用计算机的硬件设备和所提供的软件系统的功能有直接的关系。常用的硬件系统由主机(CPU)、显示处理设备(DPU)、输入输出设备组成。

一幅艺术作品中，包含着各种各样的表达作者意图的图形及物体的形象，计算机绘画首先要把它们用数学方法描述出来。主要方法有模型法和函数参数法。

建立客体的数据模型有很多方法，其中多边形法应用较多。

一个平面图形可以划分成许多多边形，多边形愈多，愈逼近于客体形状；一个三维图形的表面可以近似划分成许多平面多边形，划分的多边形愈细，愈逼近真实的客体形象。因此，对一个形状复杂的图形描述可以化为对划分出来的多边形及其关系的描述。

在建立数据模型中，常常引入分层结构，即把较复杂的客体分划成若干简单的几何体，先对简单的立体模型连接成较复杂的；在此基础上连接成更复杂的，直至连成满足要求的客体。

模型法的特点是对客体作确定性描述。根据这一特点，可用来产生具有很高真实性的绘画作品。

此法将建立客体的函数模型转化成建立每个画元的函数模型，因此函数参数法也就是建立画元的带参数的函数模型，利用组合规则对画元进行组合以产生具有艺术性的绘画作品。

对一画元进行函数模型化，就是找出描述其特殊性的数学方法，尽量选择节、存贮空间和运行时间的算法，然后编成函数形式的程序。参数值不同，显示出画元形状也有差别。例如，对树叶的函数模型来说，其函数程序包括叶长、叶宽、叶的位置等参数，程序根据这些参数画出要求的树叶来。有时在函数模型中加入随机函数，使得同样一组数据可以产生出形状相异的树叶。从画元至作品的组合分两步,第一步是从画元至客体的组合,主要依据结构合理原则。程序要有判断组合合理性的功能，第二步是从客体至作品的组合，主要依据构图谐调原则，并考虑整幅作品的艺术性。在这个步骤中，还可以加进入机交互通信方式。组合的关键是把艺术领域的知识抽象出来，形成规则。

为了使计算机能产生出风格和流派不同的作品，研制出流派因子法。它把艺术领域中的流派、风格等知识数学化,规则化。流派因子法宜于使用人工智能技术,使计算机不只是做为绘画的机械性工具，而且还具有一定程度的“创作”能力。

计算机绘画不仅能产生有特艺术风味的绘画作品，还在一些实用领域得到应用。如在电视广告、电影动画、飞行模拟器、建筑、纺织器、美术装璜、图案设计等方面都有应用。随着科学技术的飞速发展，计算机绘画将在更广泛的领域中得到应用，并将作为一种艺术形式放出异彩。

参考书目

William M.Newman，Robert F.Sproull: Principles of Interactive Computer Graphics, McGraw-Hill,1979.J.D.Foley，A.Van Dam： Fundamentals of Interactive Computer Graphics, Addison－Wesley,1982.