浅析数字媒体艺术的发生与发展

【摘要】数字媒体艺术的发展随着计算机技术的进步蓬勃发展，从数学家使用电脑创作单色电子抽象作品到普通人使用手机参与数字媒体艺术创作。数字媒体艺术作品已经无处不在，包括数字化后的摄影、绘画、电视、电影、二维动画等领域，以及新兴的游戏、数字特效、三维动画、虚拟现实等领域。数字媒体艺术的范畴已经超出了“计算机”艺术本身，未来数字媒体艺术的发展仍然离不开科学技术的深度发展，与更多领域产生交集。

【关键词】电子抽象；数字技术与艺术；融合发展

【中图分类号】J0 " " "【文献标识码】A 【文章编号】2097-2261（2024）18-0052-04

【DOI】10.20133/j.cnki.CN42-1932/G1.2024.18.014

【基金项目】“基于动画教学视角下的山西面食文化研究”（项目编号：2023W264）。

一、数字媒体的诞生与抽象艺术

（一）数字媒体的诞生

数字媒体艺术发生的基础是计算机技术的发展，早在19世纪作为差分机（机械精密计算机）发明者英国数学家贝尔奇助手的埃达·奥格斯塔（著名英国诗人拜伦之女）在差分机建造的过程中就预见了计算机可以用来进行艺术创作。而计算机的发明已经可以追溯到古希腊时期了，当代考古学家用现代手段对几件青铜制造的齿轮状文物残块进行科学分析后，认为它是世界上最古老的机械计算机，可以做复杂精确的计算，有类似手表的指针用于指示太阳、月亮和行星的相对位置，同时通过计算预言十几年后天蚀的具体时间段、影子投影的方向，甚至可以计算出天蚀时颜色的变化，还可以计算古代奥林匹克运动会的时间。根据齿轮残块的大小推断，它的体积还没有现代笔记本电脑大。

类似的“机械计算机”在18世纪70年代也曾出现，确切地说是距今发现最古老的机器人，这系列机器人与艺术的关系非常紧密不仅能写字、画画，还会弹钢琴。根据《哈芬顿邮报》报道，这系列的机器人是18世纪70年代开始，被皮埃尔·雅克·德罗（Pierre Jaquet-Droz）——一名瑞士钟表匠和他的儿子制造出来的，它们的外观就像精致的陶瓷娃娃一样，其中名叫“作家”的写字机器人，由6000多个零件组成，内部设置40个可替换的凸轮，通过替换凸轮，机器人能够自己蘸墨汁，还能写出不同的语句，与现代电脑编程类似，因此被不少科学家视为现代计算机的始祖。我国故宫也有一款类似的写字机器人钟，是英国钟表家威廉的作品。机械计算机（差分机）的理念后期虽然曾经离现代计算机很近但最终因为配套技术在当时的工业条件下无法满足实验的要求以及耗资巨大无法得到进一步投资的原因最终戛然而止。

1904年英国物理学家弗莱明制作了世界第一支电子管并注册专利（1883年托马斯·爱迪生在偶然的情况下发现了相同的现象，注册了专利“爱迪生效应”但没有进行深入研究），弗莱明让“爱迪生效应”有了实用价值，并成为早期现代计算机最重要的组成部分。真正意义上的第一台现代电子计算机诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学，名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）。当然现代计算机最初并不是为艺术而生的，就像上面提到的古希腊机械计算机一样它的诞生有特殊的使命，现代计算机的雏形最早作为军事需求用于破译敌军密码。而ENIAC的诞生同样用于美国军方进行弹道研究和计算。从古希腊机械计算机到差分机再到ENIAC，计算机（数字媒体）的诞生可以说是人类文明的结晶也是必然产物。

（二）抽象艺术—电子抽象

同时随着科技的进步，照相机、摄像机相继出现，写实艺术的发展走向没落，艺术家也从早期的艺术工匠中剥离出来，开始从事专门的艺术创作，并不断尝试用不完全写实的手法进行艺术创作。20世纪上半叶，人类经历了两次世界大战，西方新锐艺术家们敏锐地感知时代的变化，先后出现超现实主义、象征主义、意识流、表现主义、印象派音乐、抽象派绘画、立体主义等艺术流派。放弃写实成为这些流派的共同点，尝试用纯粹的艺术语言进行艺术创作并把自己的感受通过作品表达出来。其中有许多艺术家具有多重身份，身为著名的贝尔实验室（Bell Labs）数学家的本·拉波斯基就是其中的一员，拉波斯基有着敏锐的艺术感知力和创作欲望，受现代艺术流派思想的印象，他自己组装真空管电脑，借助磁场偏转电子光束投射到示波器CRT的荧光屏上，产生出各种数学曲线，再用高速胶片把获取的图像拍摄下来，创作出一系列“电子抽象”作品。维基百科称他为“电子艺术的先驱”。他的早期系列作品《电子抽象》也成为计算机艺术的起点。

同时期的还涌现出一批兼具科学家身份的艺术家，他们使用自己研发的计算机设备进行艺术创作，受限于当时计算机技术和相关配套器材的性能限制，导致他们的作品都属电子抽象领域。1965年，有三位兼具科学家身份的计算机艺术家，举办了各自的计算机艺术展览，他们是美国的迈克·诺尔、德国的乔治·尼斯和弗雷德·纳克，他们不仅创作了很多电子抽象作品，同时也在计算机艺术理论和批评方面颇有建树。

迈克·诺尔与拉波斯基一样是在美国贝尔实验室工作的数学家，他在计算机艺术批评方面颇有见解，他质疑早期计算机艺术“只是被用来模拟传统艺术作品的效果，而不是追求一种新的艺术语言所应传达的独特性和生命力”。他的质疑为探索计算机艺术的独特性开辟了新的思路。弗雷德·纳克，1972年开始任教于不来梅大学，研究计算机交互影像、数字媒体和计算机艺术。最早在他著作《信息美学》中论述了数学信息学与美学的关系，为两者间搭建了理论桥梁。乔治·尼斯，1968年完成了他的博士论文《计算机生成图像》认为生成艺术和设计是新的艺术运动，后成为德国埃朗根（Erlangen）大学的教授，一生培养了许多新生代的数字艺术家和研究者，于2016年1月3日去世，后期专注于数字艺术制作和数字着色问题的研究。正因为有数字艺术先驱在计算艺术创作技术和理论上的贡献，为后期数字媒体艺术蓬勃发展提供了前进的动力。

二、数字技术与艺术相互融合发展

（一）第一个“三维交互式图形系统”产生的效应

计算机技术的发展速度超乎我们的想象，1945-1951年麻省理工学院在美国军方的授意下由杰伊·弗莱斯特带队研发了一款叫做“旋风”的计算机，机如其名，它是第一台使用图形显示器作为输出设备的计算机，是第一个能在大屏幕示波器显示实时接收的远程信号数据转化的图形文字，当时运算速度最快的计算机。这个项目中一个被称为“光笔”（light pen）的输入设备，利用其先进的显示功能使程序员通过“光笔”在屏幕上点击可视化的飞行轨迹显示飞机相关信息进行实时交互。该款计算机被纳入美国空军SAGE（“半自动地面环境”）防空系统，成为其中的一部分。“旋风”计算机成为美军使用寿命最长的计算机之一。旋风计算机可以说为早期数字媒体艺术的发展定好了基调，图形显示器加“光笔”输入设备，从理论上满足了绘图输入的基本要求。

1958年，韦斯利·克拉克和麻省理工学院林肯实验室的几位科学家和工程师一起在旋风一号的基础上采用体积很小，功率消耗低的晶体管（一种点接触型的锗晶体管，1947年12月，由贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组研制成功）代替体积大、功率消耗大的电子管等关键技术研发出使用了图形控制台的TX-1和TX-2计算机。这些小型化新型计算机虽然存在很多问题，但具备更复杂的显示图形界面和互动操作功能，基于这种新计算机的强大的人机交互能力，第一个人机图形交互软件“画板”（Sketchpad）由伊凡·苏泽兰（Ivan Sutherland）博士使用TX-2计算机于1962年研究成功，发布面世。

在“画板”软件中可以借助“光笔”直接在屏幕上创建、移动、旋转、缩放、复制并储存线框图形（包括线段、曲线、圆弧等），并且可以通过上述功能组合操作完成复杂物体外形的绘制，此前的计算机绘图系统，只能通过输入复杂的代码命令来达到绘制图形的目的。是后面所有图形设计软件的鼻祖。“画板”软件的诞生为数字媒体艺术打开了创意之门，以此为基点，数字媒体艺术进入软件时代，为更多对计算机硬件和编程并不擅长的艺术家运用图形软件进行艺术创作提供了可能性。伊凡·苏泽兰的贡献不止于此，1965年在他的论文《终极的显示》里，已经为我们描述了“虚拟现实”（Virtual Reality）这个现在还有许多人不太了解的技术。他在1968年带队开发出第一个虚拟现实头盔显示器“达摩克利斯之剑”系统，三维立体显示第一次得以实现。为后期数字媒体艺术的发展奠定了坚实的技术基础并且指明了发展方向。

伊凡·苏泽兰1968年后曾任美国犹他大学教授（University of Utah）在那里与计算机图形专家大卫·伊文斯（Dave Evans）共同进行计算机图形领域的研究，还一起创办了“伊与苏”公司，专门开发电脑图形系统。美国国防部曾资助500万给犹他大学计算机科学系，在伊文斯的带领下犹他大学的三维计算机图形研究中心开发了许多三维软件的功能，多边形、计算机投影、抗锯齿、面部动画、纹理图、曲面着色技术等等。很多功能和效果都是由开发者的名字命名的，比如布林（Blinn）研发了一种模拟金属的贴图着色材质系统，这种材质就以他的名字命名了，此外还有冯（Phong）材质、Gouraud阴影、Phong阴影等。犹他大学的研究人员还开发了世界上最早的动作捕捉系统，3ds max最新版本的创建模型面板里仍然放着的“犹他茶壶”，模型范本也是1975年纽厄尔（Martin Newell）在该校开发的。犹他大学三维计算机图形中心俨然成为数字媒体艺术基础语言的重要研发基地。犹他大学培养的优秀人才后来都成了CG行业的领军人物，离读者最近的莫过于沃诺克（John Warnock），他创办的Adobe公司几乎囊括了主流数字图像和影视领域必须掌握的Photoshop、Illustrator、Premiere、After Effect等软件。

（二）计算机图形设计软件给数字媒体艺术带来的无限可能

个人电脑开始进入大众视野，计算机图形设计软件的操作也随之更加人性化，大量的艺术工作者开始尝试使用计算机进行艺术创作。计算机图像时代开始了。作为早期具有完整艺术教育背景的开创性的数字媒体艺术家，琼·鲁肯布罗德（Joan Truckenbrod）非常具有代表性。她是芝加哥艺术学院艺术与技术研究系的名誉教授，在那里任教25年。从1976年开始至今，一直活跃在数字媒体艺术的舞台上。琼·鲁肯布罗德的作品已经有别于早期电子抽象作品，开始将具象的面部图像与抽象图形用早期电脑图像合成技术拼贴在一起，表达人与社会与自然现象之间的关系以及内心感受。这种通过数字裁剪、重构等蒙太奇手法产生的错位视觉趣味和艺术张力，使数字媒体艺术与当时的先锋艺术流派更加接近。她的数字艺术作品类型很丰富，算法绘画、数字纺织品、数码装置艺术等基本能够代表先锋数字媒体艺术的发展方向。

（三）数字科技与传统形式艺术融合发展

微机时代初期大量的艺术工作者利用计算机图形图像设计软件对其他传统形式的艺术进行数字化表达，包括对创作过程的数字化、储存与传播的数字化等，这个阶段计算机主要作为创作的工具，画家可以用绘图软件作为工具代替画笔、颜料及纸张进行数字绘图，使用的艺术语言依然是点、线、面、色彩等美术语言；剪辑师可以用剪辑软件代替剪刀和胶水进行影片剪辑手法依然没有摆脱传统的蒙太奇手法，这个层面上讲传统形式的艺术数字化，并未形成真正属于数字媒体艺术的语言结构，但是计算机又确确实实介入到传统形式艺术的创作、储存和传播当中，对这些艺术形式产生影响。随着传统艺术数字化进程的深入，数字技术和传统形式艺术之间不断相互介入，追求更新颖的艺术效果的同时对数字技术提出更高的要求，相互融合的过程中形成数字媒体艺术独特的创作手法。

这里一定要提到2009年上映的詹姆斯·卡梅隆导演的3D电影《阿凡达》，这部电影堪称视觉盛宴，颠覆了所有人的想象，不仅改变电影放映格式的全新格局，也给电影拍摄技术带来革命。这部电影的剧本早在1995年就完成了，但是因为当时的特效技术无法达到导演的要求迟迟没有拍摄，10年以后数字技术的发展基本可以满足导演卡梅隆的要求，尽管如此拍摄过程依然很艰难，拥有超过3000个特效镜头的《阿凡达》，在两年半的时间里，只拿到5个满意的镜头，导演亲自上阵参与设计拍摄设备，创新表演捕捉工作流程、参与设计虚拟摄像机、虚拟拍摄工作室、创新面部捕捉头戴设备、设计面部捕捉复位系统等。特别是《阿凡达》60%的镜头采用了表情捕捉的3D角色模型表演，面部捕捉头戴设备成为最重要的设备。需要进行表演捕捉的演员都需要带着这样的设备，装置的核心是离演员面部距离很近的微缩高清摄像头用来记录演员面部最微妙的表情变化，再将面部动作数据传送给电脑里的3D角色模型面部相对应点，使角色面部活动看起来更加真实。

2022年上映的《阿凡达：水之道》在第一部基础上进一步创新实现数字虚拟制作技术，使用了现场摄影和动作捕捉的技术，片场数字化处理，需要采用独特思维方式。导演手持虚拟摄像机观察3D场景，该摄像机在电脑中生成引导演员的虚拟场景。通过这个摄像机，导演观看到10英尺高的蓝色皮肤CG角色，而非现实演员在实际场景中。这些创举无一不是数字媒体艺术所特有的，导演詹姆斯·卡梅隆拥有的重新设计的数字技术和设备，创新了视听效果的能力。这部影片特效部分的制作过程，正是数字技术和艺术相互促进相互融合发展的过程。

三、多元个性化的数字媒体新时代

数字媒体艺术的起点非常高，早期电子抽象作品的创作者几乎都是有较高技术背景的科学家兼职艺术家，他们理解创作的作品几乎都是算法艺术，很多人觉得抽象、晦涩没有温度，离大众艺术太遥远。如今信息技术工程师和先锋艺术家们依然在数字媒体艺术的前端探索，多数没有技术背景的艺术从业者也能够运用图形图像软件创作数字艺术作品并在各种数字媒体平台进行展示播放；随着智能手机和高速网络的不断升级，大众媒体平台独特的互动展示方式以及简单便捷的制作功能，吸引了成千上万的普通民众加入数字化媒体大众艺术的创作中。在这个信息爆炸的时代，不同知识背景的创作者用不同的创作手法制作出来的形式各异的数字媒体艺术作品。今天的数字媒体艺术与更广泛的领域交叉，有些作品跨多领域进行表达，有些被运用到现场公共艺术领域，下面介绍几个具有时代特征的作品和艺术家团队：

ESI设计公司为位于华盛顿特区市中心的地标大楼特雷尔广场（Terrell Place），设计通过将墙壁视为媒体画布来转换空间。将1700平方英尺的LED显示屏无缝集成到墙壁上，打造出不断变化的艺术品。大堂和走廊的漫射LED显示屏通过红外摄像机系统被路人触发，营造出随着早晨的匆忙和下午的平静而起伏的美丽场景。三种自定义内容模式（“季节”“色彩播放”和“城市景观”）都经过不同持续时间和序列的编程，确保访问者永远不会看到同一场景两次。从春暖花开到白雪皑皑“季节”展示了华盛顿标志性的樱花树的四季变化，特别是“春”的阶段，当人们经过屏幕时樱花树会开花然后花瓣慢慢脱落。当人们停在大厅时，又会触发蝴蝶飞舞；在“色彩播放”模式下，算法生成的各种颜色的线条蔓延至整个墙壁，把大厅墙壁编织成一个多彩的“挂毯”，当访问者驻足时缤纷的线条会向访问者身边聚集，行走也会触发线条随之运动；而“城市景观”向华盛顿特区致敬，拥有标志性的建筑、雕像和交通场景，以及来来回回的人带来的城市生机，让人在这里感受华盛顿这座城市的魅力。

计算机图形软件有一套专门的颜色系统简称RGB，可以用六位数字来表示颜色的值。这与6位显示的电子时刻表的时、分、秒刚好吻合。于是有一个网站用这个巧合做了一个每秒都在变色的时钟界面，可以把生活中的每一秒转换成颜色。受限于时间只有24小时，呈现的颜色并不可能覆盖所有的颜色，有16777216种颜色可以显示，这种创意让人眼前一亮。

曹雨西工作室是近年来声名渐起的一家数字工作室，他们推出的《多维采样》系列作品是他们自2019年起步就推出的当代数字互动艺术作品，这个项目的创作灵感来自近年来被广泛使用的二维码，以二维码图像作为数字艺术的创作元素，观众置身其中可以通过手机扫描其中的二维码同作品中设置的声音和图像装置进行互动，这种新颖的创作和互动的方式无疑也是对新时代由移动数字科技化引领的数字艺术的一种审视与重构。

EPSON teamLab无界美术馆于2019年11月5日在中国上海黄浦滨江开馆。teamLab创立于2001年，是一个由艺术家、程序员、工程师、CG动画师，数学家和建筑师等各个领域专家，跨学科组成的国际性创作团体。通过团队创作来探索艺术、科学、技术、设计和自然界交汇点的国际性跨域艺术团队。teamLab创作的许多作品通过最新的数字技术和设备来表达，作品往往拥有绚丽的色彩、精心的空间设计，以及各种不同的风格元素融入其中，使得参观者进入一种沉浸式体验过程中，使用先进的数字及声光技术让人体会到一种新的，景观与自然与社会的融合体验，由此引发人与社会与自然与科技全新的交流与思考。

数字媒体艺术的发生始于计算机技术的发展，从这个层面上讲数字媒体艺术属于“计算机”艺术的范畴。20世纪计算机技术经历了爆发式的技术“大跃进”，从巨型计算机（ENIAC）到微型个人计算机再到智能手机。从数学家组装电脑创作单色电子抽象作品到素人用手机就能参与数字媒体艺术的创作；从没有温度的几何排列到多感官浸润式体验，数字媒体艺术的发展同样超乎所有人的想象，现在数字媒体艺术作品已经无处不在，无论是数字化后的摄影、绘画、电视、电影、二维动画等领域，还是新兴的游戏、数字特效、三维动画、虚拟现实等领域，数字媒体艺术作品遍地开花，其范畴已然超出了“计算机”艺术本身。未来就像teamLab的理念一样，数字媒体艺术的发展依然离不开科学技术的深度发展，带着数字媒体艺术的特性与更多领域产生交集。

参考文献：

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[5]秦亚璇.数字媒体艺术与文化创意产业发展史研究[J].文化产业，2022（14）：153-155.

作者简介：

邓雅方（1983.7-），女，汉族，山西太原人，晋中信息学院研究生，研究方向：动画、数字媒体艺术实践教学及理论研究。