分形艺术在设计中的应用

分形艺术在设计中的应用摘要：分形艺术是科学与艺术完美组合的典范，是人类美学理想的承传，具有强大的视 觉形式美的力量。它在艺术设计中，如服装设计、标志设计以及虚拟现实设计中具有重大的 应用价值，其前景不可估量。关键词：分形艺术；艺术设计；应用；Abstract: fractal art is the perfect combination of science and art, is the apotheosis of human aesthetic ideal, has been a strong visual forms strength. It in art design, such as apparel design, logo design and virtual reality design has important application value, its prospect is immense. Keywords: fractal art; Art design; Application引言：当今的艺术是多元化的艺术内容的多元化、形式的多元化、材质的多元化、手段的 多元化、媒体的多元化。分形设计作为一种不同于传统欧式几何构成设计，为我们的视觉艺 术输送了新鲜血液。尽管它由数学方法和计算机程序获得，却具备了符合传统而又超越传统 的新艺术，不论从科学还是艺术的角度均给人以震撼。它变幻莫测，五彩斑斓，为设计师提 供了丰富的灵感；它风格多样、生成快速，可以应用在服装、纺织品、标志、广告、包装、 装饰品等众多艺术设计中；它精度高、对参数敏感，从创意、功能或工艺等方面为某些设计 带来了新的突破。分形艺术的定义及象征意义：分形艺术的英文表述： fractal art. 不规则几何元素 Fractal ，是由 IBM 研究室的数学 家曼德布洛特（ Benoit.Mandelbrot ，1924-？）提出。其维度并非整数的几何图形，而是 在越来越细微的尺度上不断自我重复，是一项研究不规则性的科学。分形诞生在以多种概念和方法相互冲击和融合为特征的当代。分形混沌之旋风，横扫数 学、理化、生物、大气、海洋以至社会学科，在音乐、美术间也产生了一定的影响， 分形 所呈现的无穷玄机和美感引发人们去探索。即使您不懂得其中深奥的数学哲理，也会为之感 动。 分形使人们觉悟到科学与艺术的融合，数学与艺术审美上的统一，使昨日枯燥的数学 不再仅仅是抽象的哲理，而是具体的感受；不再仅仅是揭示一类存在，而是一种艺术创作， 分形搭起了科学与艺术的桥梁。分形设计所涉及的领域非常广泛，衣、食、住、行无所不在。从应用的角度，可将其分 为服饰图案、纺织品图案、广告图案、建筑图案、装潢图案等。大师艾舍尔的版画名作鱼 与鳞即是分形思想较早的艺术应用之一，鱼生鳞，鳞又生鱼，无穷无尽。分形艺术是一种全新的艺术风格，向人们诉说着，分形艺术与传统艺术一样具有美的意 义。分形艺术游走在科学与艺术之间，是科学与艺术的桥梁，是科学与艺术完美组合的典范。 如今，分形艺术的魅力逐渐受到艺术界的关注，艺术界也致力于分形艺术在艺术设计中的应 用研究。如今，分形艺术正彰显着自己的艺术魅力，其应用也越来越广泛，值得关注和研究。“分形艺术”与普通“电脑绘画”不同。普通的“电脑绘画”概念是用电脑为工具从事美术创 作，创作者要有很深的美术功底。而“分形艺术”是纯数学产物，创作者要有很深的数学功底， 此外还要有熟练的编程技能。随着研究的广泛深入，分形艺术的外延已经不只局限于复 数迭代产生的图象了，现代分形艺术的外延等同于超级矢量。 它是传统矢量绘画的扩展，放大图片的时候能在不丢失细节的前提下显现更多的细节层次。设计的概念及对设计的理解： 设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。人类通过劳动改 造世界，创造文明，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的创造活动是造物。设计 便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为设计。随 着现代科技的发展、知识社会的到来、创新形态的嬗变，设计也正由专业设计师的工作向更 广泛的用户参与演变，以用户为中心的、用户参与的创新设计日益受到关注，以用户体验为 核心的设计的创新2.0模式正在逐步形成。设计不仅仅通过视觉的形式传达出来，还会通过听觉、嗅觉、触觉传达出来营造一 定的感官感受。最简单的关于设计的定义、就是一种“有目的的创作行为”。然而设计也是一种职业。例如在电影业中有场景设计一职，在印刷业中，有包装设计一职。与英文使用不 同的是、英文的Designer 一词、在中文使用时、设计与设计师两个词都能共同称呼。 而由设计这个字沿伸出来有相当多的理论和议题，以设计为职业的社会环境通常就叫做 设计界。设计界因欧美国家发展理论历史悠久，故设计史和相关理论,常以欧美的工业设计, 建筑设计为两大主流。由于设计行为一般都解释为有明确目标的，因此在近代将与设计意涵相反的创作， 称为乱数、随机等等。在西方，大型的设计系统，往往以Architecture建筑来称呼。这边指的建筑并非 具体的建筑学、而是一种抽象的形容。一、分形艺术的内涵与美学意义美籍法国数学家Mandelbrot于1975年创立了 “分形”。1982年，Mandelbrot把“分形” 定义为组成部分以某种方式与整体相似的形体。“分形”具有一些典型的性质，比如，分形 具有精细的、不规则的结构，分形还通常具有某种自相似的形式。分形艺术主要涉及到分形音乐和分形美术两个方面。我们通常所说的分形艺术实际是 指分形图形艺术，它是指根据非线性科学原理，利用计算机数值计算，采用相应的数学方法 对放大区域图形进行着色处理，进而生成具有科学内涵和艺术魅力的图形或动画，并以适宜 的方式呈现给观众的一门艺术。关于分形艺术的艺术价值，艺术界有所质疑，认为计算机产 生的图形怎能称为“艺术”呢？然而在科学界，人们却很自然地把分形艺术产生的图形称之 为“艺术”，并且追求精美的分形艺术已是诸多艺术家们追求的境地。风格多样的分形图案分形在几何上是破碎、不规则、自相似的，它是形状，更是一种方法，起初被用来模拟 上述不规则的自然风光，可以获得逼真的效果或神奇的景象，貌似植物的藤与叶子，又非自 然界真实存在。随着计算机技术的发展，它被更多地应用在图案设计中。利用分形获得的图 案具有传统的审美标准，如对称、均衡、节奏、统一等，还具有超越这些标准的新艺术，花 之海洋。它的对称是画面局部与更大范围的整体相似的复杂对称，它的均衡是在画面各部分 的变化中寻求相互制约的动态均衡，它的节奏是无止境地重复自相似元素而产生的规律节 奏，它的统一是形状变化、色彩过度充满了流动感的自然统一。分形图案精致细腻（因其细 节的无限自相似性）且艺术风格多样，画面中充满了交叉、层叠、重复、缠绕，充满了丰富 的变幻和绚烂的色彩。它时而清新飘逸，时而梦幻神秘，时而热情奔放，时而秩序井然，时 而潇洒随意，带给我们无限的美感与惊奇，零散的小三角。传统图案的创作主要靠纸、笔，通过手绘完成,对非技艺娴熟的画家而言十分困难。现 在有电脑的帮助，可以方便地创作、修改和保存图案，但即使用Photoshop、Illustrator 等软件来实现具有较高抽象性的复杂图案仍然耗时耗力。而貌似复杂的分形图案，一旦掌握 其原理，生成简单快捷，效果自然生动。 分形图案可由计算机程序实现，主要有以下几种算法。分形递归算法，首先由基本图形经过 一次迭代生成若干与其相似的新图形，并组成新的子图形，子图形再生成新的子图形，经过 若干步迭代得到最终的图案，”经过多次迭代产生Hilbert-Peano曲线。基本图形不局限 于线，可以是面。迭代函数系统IFS算法将待生成的图像看成由许多经过仿射变换与整体相 似的小图形拼贴而成。仿射变换可放大、缩小或旋转，但是不变形。逃逸时间算法基于迭代 的思想，但与迭代算法有所不同。迭代算法是基于形状的迭代，逃逸时间算法是基于点的迭 代。对显示的每个点迭代若干步后，判断其到原点的距离是否大于某个特定的值（即是否逃 逸）。对经过不同迭代次数后逃逸的点使用不同的颜色对其着色，以得到色彩绚丽的图形。分形艺术是人类美学理想的承传，具有强大的视觉形式美的力量。分形艺术具有对称 与均衡、节奏与韵律、渐变与特异、对比与和谐的形式美，其自相似性、缠绕性和嵌套性数 学特性，感染着我们。制作分形艺术图案的软件有很多，如 KPTS、 Ultral FraCtal、 Xenodream、 fract extrem 以 及 fractal designer 等，各个分形图案制作软件已经广泛应用到各行各业。二、分形艺术在设计中的应用1、分形艺术在服装设计中的应用分形艺术在服装设计中的应用，主要表现在自然主题图案与抽象主题服饰图案设计中。 自然主题是主要包括花卉、树木以及动物图案。利用分形艺术创作花卉图案，可以得到逼真、 精致并且美艳的图案。目前利用分形艺术可以获得多样化的植物枝叶的图形。并且，利用分 形艺术还可以模拟各种动物的肌肤纹理，使得动物图形变得逼真。不过利用分形艺术创作自 然主题类的图案时，要注意图案设计要具有层次性，色彩运用要注意协调统一。创作抽象主题的图案是分形艺术的一大特色。现代图案更乐于追求抽象形态，追求纯 粹的美感形式，引起大众主动感知。不过在抽象主题服饰图案设计中，要注意图案与服饰精 神的关系，要注意图案与图案间和图案内部的空间布局。分形图案在服装设计中的应用突出，特别在自然主题与抽象主题服饰图案设计中。自 然主题是大自然里各种具有丰富造型和肌理的对象，主要包括花卉图案，树木枝叶及动物图 案。用分形创作花卉图案，可以模拟自然，获得精致、美艳的效果，也可以高于自然，展现 柔美、浪漫的朦胧意境。树木枝叶图案或单独表现，或与鸟、人物相结合。目前，通过分形 可以获得多种植物枝叶和类植物图形。而动物服饰图案的创作，可以模拟蝴蝶等的形象，也 可以模拟老虎、豹子等的毛皮纹理。在利用分形进行该类图案创作时，需注意以下问题：花 卉图案设计要有主次、层次、虚实、疏密之分，散点碎花比大朵单花更加含蓄，实色花需注 意色彩统一与大小穿插，尽量避免抽象花朵与规则花朵的同时出现；树木枝叶图案设计，需 考虑植物的走势、方向，枝干粗细与树叶大小关系及意境的营造；动物模拟则需要进行适当 提炼、删减，从细节入手，达到动与静的平衡。抽象主题图案设计是以各种几何形为基础进行创造性的组合发挥，得到不受自然形态束 缚的图案。现代图案更善于运用抽象形态，追求纯粹的美感形式，引导大众的主动感知。由 于抽象主题风格多样，如蒙特里安的冷抽象，康定斯基的热抽象等，设计时往往针对某一特 定的服装而进行，须把握好图案与服饰精神的关系，如晚装的优雅、端庄，职业装的素净、 理性，休闲装的浪漫、潇洒等。同时，还需注意点、线、面的形态、大小、位置、节奏等以 及多种色彩在画面上的分布统一。分形艺术与服装设计的关系：分型设计为我们提供了丰富的创作内容 ，一些独特的艺术处理，能奇妙地改变图像的 效果，成为服装创作中不可缺少的表现手段，特别是在进行面料设计时，可以根据不同的材 料相互衬托，互相对比，利用图像花纹，还可生成相对逼真的效果，使服装造型与图像花纹 巧妙结合，产生丰富的变化，对画面能起到特殊的烘托效果，使很复杂的服装面料瞬间可以 实现。分型设计的运用，使款式搭配效果变得轻而易举。可通过很深的数学功底，此外还要 有熟练的编程技能使夸张变形的时装人物产生艺术效果。2、分形艺术在标志设计中的应用 标志是一种由特殊文字或图像组成的大众传播符号，用以向大众传达特定的含义与信 息。现代社会要求标志设计要新颖、独特、彰显个性。利用分形艺术可以创作具有强大的视 觉冲击力和变化多姿的艺术性的商标和标识；利用分形艺术的自相似的精细结构特性可以提 高商标的假冒难度；可以在原始参数不公开的情况下，无需另加附成本即可起到防伪作用， 可以制作立体的标识图形，其动态的效果比普遍图形更加复杂缤纷。不过，利用分形艺术制 作标志时，要注意其形式不应过于复杂，造型要与产品特性和包装等相协调。一个出色完美的商标，除了要有优美鲜明的图案，还要有与众不同的响亮动听的牌 名。牌名不仅影响今后商品在市场上流通和传播，还决定商标的整个设计过程和效果。 如果商标有一个好的名字，能给图案设计人员更多的有利因素和灵活性，设计者就可能 发挥更大的创造性。反之就会带来一定的困难和局限性，也会影响艺术形象的表现力。 因此，确定商标的名称应遵循 顺口、动听、好记、好看 的原则。要有独创性和时代感， 要富有新意和美好的联想。如 雪花牌电冰箱，并给人以冷冻的联想，为企业和产品性 质树立了明确的形象。又如 永久牌自行车，象征着 永久耐用之意，体现了商品的性 质和效果。 万里牌皮鞋等等。特别在商标和标识设计方面，分形更具有不可替代的作用。其无限自相似的精细结构 使得对原商标的假冒难度加大；而其对参数变化极为敏感，使得设计过程中任何微小的参数 改变得到的最终图案都大相径庭。在原始参数不公开的情况下，无需增加印刷成本就能起到 防伪作用。另外，将分形商标作立体印刷，从不同角度看到图形的动态效果将比普通图形更 加复杂缤纷。3、分形艺术在虚拟现实设计中的应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR;又译作灵境、幻真）是近年来出现的高新技术，也称 灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用计算机模拟一个三维空间的虚拟世界，在虚拟现实环 境中，使用者从视觉、听觉和触觉多个感官去感受环境，从而获得身临其境的感觉，并可以 操作和控制这个环境。而将分形艺术应用到虚拟现实设计中可以开拓设计者的思路，使设计 者的设计达到理想效果，从而获得意想不到的效果。比如分形艺术家 Kne Musgrvae 利用分 形制作了许多太空分形的图片。虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是 科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟 现实概念的学者 J.Laniar 的说法，虚拟现实，又称假想现实， 意味着“用电子计算机合成 的人工世界 ”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信 息科学是合成虚拟现实的基本前提。从内容的角度看，虚拟界的各类信息既可来自对现实界真实实体的观察、统计和计算， 又可通过想象、设计、规划等方法构建，可插入某种艺术的构想。从相互作用角度看，现实界的需求推动虚拟界的向前发展，虚拟界的演化重构着现实界。 艺术元素在数学媒体艺术作品中的应用主要体现在界面设计上，利用电脑进行艺术创作，需 要的不仅是技术(建筑技术)远离不开艺术，离不开艺术元素的表达。虚拟现实发展前景十分诱人，而与网络通信特性的结合，更是人们所梦寐以求的。 在某种意义上说它将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间 的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。利用它，我们可以建 立真正的远程教室，在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、 游戏，就像在现实生活中一样。使用网络计算机及其相关的三维设备，我们的工作、生 活、娱乐将更加有情趣。虚拟现实向人们描绘了未来的生活片段，很美妙。由此用户也可以发挥自己丰富的 想象力，在我们的电脑前就可以实现与大西洋底的鲨鱼嬉戏；参观非洲大陆的天然动物 园；感受古战场的硝烟与刀光剑影；发幽古思今之情；还可以体验开国大典的庄严和东 方巨人站立起来的壮志豪情 此外，分形艺术还可以应用到装饰作品设计、封面杂志设计、包装设计以及纺织品设计 中。总之，分形艺术在艺术设计中的应用可谓是丰富多彩，五花八门，其应用价值越来越受 到人们的关注。三、结论分形艺术既有科学的严谨，又有艺术的魅力，正被越来多的设计师所接受和研究，其分 形艺术相关软件也逐渐被广泛应用到诸多领域。本文从艺术设计的视角，探讨了分形艺术在 服装、标志和虚拟现实设计中的应用，并提出了自己的看法和建议。随着人们对分形艺术的 不断研究和实践，相信分形艺术在设计中的应用前景将不可估量。参考文献：文华杰分形艺术M.长沙：湖南科技出版社，1998.2 派特根分形美的科学M.北京：科学出版社，1994.3 陈有卿分形艺术与服装面料图案设计J.纺织学报.2003,(03).