高维艺术的生成与发展

张辉 孙洋 罗兆麟 石卉

摘要：通过高维艺术生成与发展的流程图介绍了高维艺术的理论建构过程和在学科建设、科学研究、人才培养等方面的应用，在绘景映射技术下，对高维乐谱中的二维谱做了较为全面的理论探讨。运用大数据技术使视场源信息改写技术在高维艺术领域得到了进一步的应用，修改和纠偏作用效果明显。

关键词：高维艺术 高维乐谱 绘景映射 大数据技术

中图分类号：J605 文献标识码：A 文章编号：1008-3359（2018）04-0001-03

谈新概念下的高维艺术首先要回顾一下艺术的发展历程。关于艺术的源起问题一直被学术界称为斯芬克斯之谜，这主要是因为人们对人类早期的历史和艺术方面的资料所知甚少。尽管如此，历史上的许多学者还是在这一领域进行了不懈的探索，从不同的角度提出了各种关于艺术起源的学说，比如劳动说、巫术说、表现说、游戏说、模仿说等。这些学说从不同的视角揭示了人类艺术发生的某些条件和根据，对学习艺术和进行艺术教育有着重要的价值。现代科学家们研究得出结论，认定艺术欣赏是人类优于其他生命的高级感知。追踪艺术的源起，明确艺术欣赏是人类所独有的且优于其他生命的高级感知，搞清楚艺术的原始形态，从最初的通过人类自己的视觉和听觉接受外界信息从而体味艺术美感，到自己释放信息给他人（包括自己）以刺激他人（包括自己）的视觉和听觉以使他人（包括自己）从而体味艺术美感，进而通过借用物来释放信息以使他人（包括自己）体味艺术美感。这三步既是人类进化的漫长过程，也是人类艺术美感逐级提升的进步过程。比如乐器的原始形态即是物，物（樂器）也经历了一个从低级到高级的发展过程，形成它自己的分类，和原始艺术交织在一起逐渐演进为现代艺术的乐器群。艺术在科学的触动下形成了自己的时空概念和时空界限，艺术通过人体自身的器官接收信息再通过思维加工而产生审美标准，因此，艺术一定带有极强的审美主观性。另一方面，艺术又可以对人的感官产生刺激，让人陶醉、震撼、喜悦等，因此艺术长时间作用于人的同时又能滋养人的心灵。而现代艺术发展呈现多元化的局面，是现代社会的产物，体现着这个社会的特点，具有一些明显的发展趋势，主要体现在两个方面。其一，现代艺术更看重艺术创作过程中自己得到的感受和体验，而把结果视为其次的东西，这实际上就是所谓的艺术走向过程；其二，艺术的价值在于不断发现和创造。现代社会发展迅猛且多姿多彩，人们的观念发生了改变，认为让精神享受和物质劳动相结合，鲜活生动的生活也就成了艺术。那么，随着文化科技发展进步到今天，艺术还将给我们带来什么新东西呢？

一、艺术与数学相辅相成的关系

艺术和科技是相似并且密切相关的，它们从根本上受到人类探知并解释世界以及了解如何运作等不可回避的需求的驱使。艺术和科技分别以不同的方式回答这类问题。艺术与科技联动紧密，当新技术在既有的艺术王国里攻城略地的时候，新的变化也就如期而至。其一，不断地拓展艺术的边界，使其向跨学科方向发展；其二，在改变既有的艺术观念的同时也在改变人们的认知和审美习惯；其三，借助信息技术和媒体技术，构建一种新型的艺术交往方式和交往理性。理性科学强调艺术与数学的融合，迫切希望艺术与数学建立某种量化关系，因此，驱使一些研究者刻意的在艺术现象中提取理性成分。目前，数学在艺术中已经有了一些浅层次的应用，比如像低维乐谱的描述，即讨论了像零维文字谱、一维数字简谱、准二维五线谱和其他低维乐谱等，希望能通过数学来助推艺术与现代科技的衔接。如此这般的表现数学美与艺术美，努力创造美美与共的局面，同时，也期望艺术为数学应用拓展更大的空间。

为了艺术与数学能建立某种量化关系的设想实现，提出创设高维艺术，希望能通过高维艺术来打开艺术的新视野。而高维艺术的建立需要一个载体，这个载体要足够大，以至于能够承载诸如音乐、美术、舞蹈、戏剧、影视等诸多艺术，即能承载包括视觉艺术和听觉艺术在内的感官艺术。显然这个载体是多维化的或叫高维化的，如果我们在大科学构建的N维空间中（N可以趋于无限大）划出一块有限维度的子空间，让这个子空间能够承载包括视觉艺术和听觉艺术在内的感官艺术，那么这个子空间我们叫做高维空间（或叫高维艺术空间），由此高维艺术空间所承载的大艺术我们称之为高维艺术。显然高维艺术空间的建构是关键，因为这是数学化的基础。由于高维艺术包括视觉艺术和听觉艺术在内，那么与之对应的就有视觉空间和听觉空间，与视觉空间对应的就有位矢子空间和色彩子空间，与听觉空间对应的就有乐音子空间等。如此这般，高维艺术就与至少8D以上空间建立起一一对应的关系，即乐音子空间[（t，h）or（t，h，s）]、位矢子空间（x，y，z）、色彩子空间（r，g，b）等。

二、高维乐谱实例分析

高维艺术强调的是以高维空间为载体进行描述的大艺术集合，当属原创性新兴交叉学科领域。例如高维艺术中的高维乐谱是运用智能化信息处理技术创设并建立在高维空间载体上的新一代乐谱，涵盖二维谱、三维谱、七色谱等；低维艺术是以低维空间为载体对感官艺术的基本行为进行描述的，这一点与高维艺术以高维空间为载体描述大艺术的基本行为相似。例如传统的文字谱是零维的，数字简谱是一维的，五线谱是高于一维、低于二维的，这些传统乐谱可称之为低维乐谱；高维空间是指位置、造型、色彩、时序、乐音等各种子空间的集合，是高维艺术的载体。高维艺术将大量科学元素植入艺术本体，可实现不同维度间的切换，由此促进传统艺术理论与实践的跃变和升华。

在乐音子空间中，二维谱是由具有频率概念的音高和具有时间概念的音节构成的直角坐标系统，由于轴向都是分立的、颗粒式（量子化）的排列，这决定整个谱面也是分立的、局域量子化的。通过谱面分析，可以清楚的看到二维谱创设的意义和价值就在于其所具有的直观性、简约性、兼容性、易学性、精准性、科学性和人机共识性等优点。二维谱涵盖的参量极为丰富，包括西方音乐的装饰音和京剧的抖弓等功能性提示都可在二维谱谱面上显示出来。当不同维度的乐谱系列相互转换时，音乐语言的时空对换所呈现的表达形式也各不相同，在二维谱中音高组织思维方式的配置则更加显现化。对二维谱的具体应用而言，从简单的二维谱单声音乐绘景到复杂的二维谱多声部音乐绘景，从民族的二维谱对中国传统音乐的解析及二维谱中的戏曲艺术世界到国外的二维谱对西方音乐的解析，二维谱的功能在不断的拓延。大量实例证明，高维乐谱的后续研究空间非常广阔，从二维谱到三维普、到七色谱……，随着科技进步不断推动人类社会的快速发展，人们对乐谱的需求也会愈来愈呈现高维化，智能表演机器人也会更钟情于高维乐谱。

三、高维艺术生成与发展的流程解析

前面的文字性表述可能还不够直观，在下面的高维艺术生成与发展的流程图中，其中的每一个演变步骤都在图中有所表现。

图中高维艺术的生成源于两个学科支系的交叉融合，即数学与本体艺术的交融。其中本體艺术讲最基本的视觉艺术和听觉艺术，它们是由绘画、雕塑等大美术类集群和声乐、器乐等大音乐类集群构成的，这里简单称之为感官艺术；数学所描绘的高维空间可以看成由乐音子空间、色彩子空间、位矢子空间等三个子空间构成。它们的数学描述是用所在子空间的独立变量[（t，h）or（t，h，s）]、（r，g，b）、（x，y，z）等的函数形式来表达的，由此构建出高维空间。如前所述，感官艺术是与高维空间一一对应的，以高维空间为载体的感官艺术称之为高维艺术，这就是高维艺术的由来和生成流程。可见，高维艺术不同于低维艺术（传统意义上的感官艺术），它的维度被加大，它的表达被数学化（广义空间坐标），它的物理含义由于维度的增加而被增加，它的作用效果也随之发生了变化。

映射技术是基本的数学手段，空间变换的方式是多种多样的，高维空间向各子空间之间的正反映射以及各子空间之间的正反映射等，这在数学的专业书籍中都可找到映射技术的理论描述。同一事件在不同的空间其绘景表达是不一样的，特别是对感官艺术现象的描述，结果更是多姿多彩。比如低维乐谱向高维乐谱跃变的空间映射，由于维度的扩展其变换规则平添了许多复杂因素，正反映射的路径也不尽相同，可见维度变化对各空间绘景的影响是深刻的。比如三维谱在乐音子空间中的3D架构，通过对三维谱的空间几何参数组进行分析，给出三维普的音乐绘景风格。三维谱的手工绘制是有难度的，但借助于现代信息处理技术，实现能表现三维谱精细结构的高维乐谱还是很轻松的事情。可见高维艺术的实现离不开现代科技，高维艺术与现代科技同体而生。运用绘景映射技术可以打开各个不同维度子空间的绘景视窗，并可看到各子空间的绘景呈现，令人惊讶的是：视窗内或许一切都可能发生了变化！这些变化是我们所需要的，是最能反应高维艺术最富有生机的那部分。这些改观推动高维艺术新理论的确立，促成高维艺术学新学科的创设，使艺术与科学真正走向融合，是艺术史上具有划时代意义的伟大变革！

高维艺术新理论确立后，在大数据技术助推下，其后创设的新学科也就接踵而至，如高维艺术学、高维乐谱学、新概念乐器学等。在包括科学研究、学科建设、人才培养等实践环节上，其中的科学研究就有高维乐谱研究、新概念乐器研究、高维空间视觉传递研究、6D彩打研究、视场源信息改写研究等太多的研究方向。学科建设可以包含学科方向、学科结构、学科规范、学科团队、学科平台、学科资源等方面。人才培养的注重点可以落在课程建设、思想道德建设、社会实践等方面。至此，高维艺术的生成与发展通过流程图可视化的介绍，变得浅显易懂。相信在社会各界的热心关注下，它未来的发展空间将更广阔、更美好！

四、绘景分析的具体应用

通过对各子空间绘景的深度解析，可明显看到某些绘景的相似性和相近性。绘景局部的相似性可以理解为作品局部风格具有通用性、参照性或流行性，但绘景局部的相近性或全等性就不敢恭维了，严重的会引起知识产权纠纷。对绘景的微分性和积分性进行分析，对于位矢子空间和色彩子空间（电脑的有限像素除外）来说不是问题，因为它们都是连续变化的空间，遵守现有数学规律。但对于乐音子空间来说，由于两轴呈现出量子式跳跃变化的不连续性，研究高维乐谱绘景的微分性和积分性就更显得意义重大。通过对乐音子空间中音乐绘景风格的深度解析，可以看出音乐绘景的相似性和相近性、微分性和积分性、连续性和量子性等都是可以存在的，甚至是可以同时并存。这样看来，通过艺术审美对绘景施以条件限制是十分必要的，尤其是对音乐绘景的条件限制。

应用大数据技术可对视场源信息进行改写，对有瑕疵的高维艺术作品进行修正、纠偏。大数据技术甄别艺术品是一个方面的工作，因为大数据技术可以使模糊绘景变得清晰，为甄别真伪提供依据；另一方面就是大数据对绘景的改写技术应用，比如应用大数据技术对音乐绘景纠偏。基于大数据的绘景分析，在新视角下提出修正理论，这方面的实例很多，涉及美术类的综合修正实例，如模糊区修正、单调区修正、繁琐区修正等。基于大数据的音乐绘景分析，音乐类综合纠偏的事例也很多，比如雷同性纠偏、乏味性纠偏、繁琐性纠偏、晦暗性纠偏、猥琐性纠偏等等。

五、结语

由于传统艺术理论多少年来对指导艺术实践作用的发挥，其优势和效果自不必说，但也存在着局限性，因此，人们都在期待着新理论的出现，即大科学学旗下的高维艺术理论的诞生。新理论是在原理论基础上不断的拓延、提高和丰富，一方面要表现高维艺术极强的逻辑性和科学性，这是奠定高维艺术理论基础的基石；另一方面，与科学信息的多维可视化相比较，艺术信息不必完全遵守严格的转换规则，不必以唯一方式表达艺术信息之间的映射关系，不必寻求最优化使其能够最大化地服务数据分析和数据挖掘。因此，高维艺术具有更加丰富的自由度，艺术呈现效果可以更多地表达阐述者和创作者的情绪和感知，从而借助丰富的数据材料，利用计算机及网络工具完成艺术的创新和创作。可见新理论既理性又感性、既人文又科学，以保证在实践中的指导作用。比如高维乐谱不是只能机器读谱，而是成为人机交互的音乐文字，人机同识便于交互，视听同步便于升级创作和欣赏的交互体验。通过ipad呈现的电子二维谱集便于取代传统纸版乐谱集，作用类似二维码的二维谱码制或许也能派上新的用途。

参考文献：

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