当代科技艺术:艺术与科技的创意融合

第1章　科学技术与艺术 1 1.1　科学技术与艺术及美学交融的多元化形态1 1.1.1　美术、艺术、科学、技术之间的相互关系·1 1.1.2　科学对传统艺术审美的影响·2 1.1.3　科学原理对视觉艺术审美规则的定义·2 1.1.4　科学规则对音乐审美的定义·2 1.1.5 科学技术推动艺术的变革及审美形态的发展3 1.2　科技艺术：艺术与科技交融的全新领域·3 1.2.1 当代科技对艺术观念的推进和影响3 1.2.2 新媒体艺术：概念的局限4 1.2.3 当代科技艺术：一种新的理论视角5 1.2.4 当代科技艺术与传统艺术之间的关系·6 1.2.5 当代科技艺术研究的价值及意义·6 1.2.6 当代科技艺术的审美主体7 1.2.7 当代科技艺术的审美创作7 1.2.8 当代科技艺术的学科体系与研究领域·8 1.2.9 当代科技艺术的发展趋势8 第2章　数学艺术9 2.1　数学艺术的源起与发展9 2.1.1 艺术与数学9 2.1.2 算法艺术·9 2.1.3 当代数学艺术的舞台：Bridges会议·10 2.2 数学思想与艺术审美11 2.2.1 对称11 2.2.2 黄金分割与斐波那契数列12 2.2.3 随机过程与混沌美学14 2.2.4 基于随机函数的艺术15 2.2.5 Voronoi图17 2.2.6 数学公式对自然物态的模拟：超级公式20 2.3 透视、几何与造型艺术·20 2.3.1 透视与绘画20 2.3.2 视觉欺骗：反透视及仿透视的艺术22 2.3.3 坐标变换与歪像艺术23 2.3.4 图形镶嵌与铺块24 2.3.5 光效应艺术25 2.3.6 多面体艺术26 2.3.7 双曲几何与艺术30 2.3.8 高维几何体的艺术·34 2.4 拓扑与艺术38 2.4.1 拓扑学38 2.4.2 点集拓扑结构·38 2.4.3 Mobius环39 2.4.4　Klein瓶39 2.4.5　Hilbert曲线40 2.4.6 结的艺术·41 2.5 分形、混沌与复杂系统的艺术43 2.5.1 分形·43 2.5.2 模拟生物系统的分形44 2.5.3 混沌与蝴蝶效应 ·45 2.5.4 复杂性理论46 2.5.5 表现复杂系统的艺术作品46 2.6 生成艺术与计算美学47 2.6.1 生成艺术·47 2.6.2 生成艺术作品·47 2.6.3 参数化与群簇化51 2.6.4 参数化设计52 第3章　物理艺术·53 3.1 对物质形态和物理现象内在美的表现·53 3.1.1 微观世界的影像53 3.1.2 晶体的艺术54 3.1.3 宏观物质的科学影像56 3.1.4 气象艺术·56 3.2 物理过程的美学呈现60 3.2.1 力与气流的艺术60 3.2.2 光线与影像62 3.2.3 影子雕塑·63 3.2.4 超高压放电63 3.2.5 声波的艺术64 3.2.6 运动的可视化·66 3.3　物理科技手段的艺术化创造·68 3.3.1 成像技术的革命与影像审美的拓展68 3.3.2 空中立体成像技术：全息摄影70 3.3.3 光的艺术创造·75 3.3.4 电磁效应·76 3.3.5 电声效应·78 3.3.6 磁悬浮79 3.3.7 实验性声音装置80 3.3.8 微纳加工·81 3.4 新材料的艺术表现·82 3.4.1 黏性材料·82 3.4.2 磁流体的艺术表现·83 3.4.3 热效应及热功能材料84 3.4.4 超材料86 3.5 太空艺术—当代太空探索为艺术创造的全新舞台·87 3.5.1 太空摄影·87 3.5.2 在太空中创作的艺术88 3.5.3 卫星艺术·90 3.5.4　在外星球实现的艺术91 3.6 物理规则的模拟及艺术化表现91 3.6.1 计算机模拟的物理特效·91 3.6.2 计算机图形对真实物理效果的模拟95 3.6.3 物理规则的艺术化虚构·96 第4章　化学及生物艺术98 4.1 化学反应：分子级的创作手段98 4.1.1 化学过程与视觉造型98 4.1.2 来自化学及生物过程的美丽图案100 4.1.3 无生命物质中的奇迹·101 4.2 生物信息艺术·104 4.2.1　DNA音乐·104 4.2.2 DNA存储与遗传艺术104 4.2.3 转基因艺术·105 4.2.4 基于生物信息的艺术化重建106 4.3 生命形态美的探索与创造106 4.3.1 微生物的艺术表现106 4.3.2 对动植物形态及生命的审美探索110 4.3.3 物种杂交的艺术表现·111 4.3.4 关注人与环境112 4.3.5 电子机械系统对生物的美学拓展114 4.4　生命伦理艺术116 4.4.1 关注活体组织与生物材料·116 4.4.2 关注生物伦理118 4.4.3 关注医疗观念118 4.4.4 艺术家对基因技术的反思·119 第5章　人工智能与人工生命的艺术 121 5.1 人工智能简介 ·121 5.2 人工智能艺术 ·121 5.2.1 人工智能与文学·121 5.2.2 人工智能象棋122 5.2.3 人工智能音乐122 5.2.4 人工智能与绘画·123 5.2.5 神经网络与生成对抗网络的艺术创造124 5.2.6 辅助创作型AI绘画126 5.2.7 从文本生成图像：基于扩散模型的AI绘画126 5.3 人工生命的艺术127 5.3.1　人工生命127 5.3.2 生命游戏与细胞自动机128 5.3.3 基于细胞自动机原理的艺术作品128 5.3.4 智能艺术对生命规则的探索131 5.3.5 有机艺术134 5.3.6 遗传艺术136 5.3.7 人工进化过程的繁殖系统·139 5.4 人工社会的艺术143 5.4.1　人工社会143 5.4.2 基于人工社会的艺术·143 5.4.3 人群的模拟·146 5.5 人工生命装置艺术·147 5.5.1 具有自发及自适应行为的装置·147 5.5.2 条件反射式装置·148 5.5.3 社会型人工生命装置·150 5.6 机器人的艺术·152 5.6.1 机器人的基本构造152 5.6.2 创造艺术体验的电子机械·153 5.6.3 仿生机器人·157 5.6.4 智能机器人·161 5.6.5 微电子机械系统及未来的纳米机器人164 第6章　沉浸式体验与虚拟现实艺术 167 6.1 境由心生：沉浸感审美的产生与发展·167 6.1.1 沉浸感：一种由来已久的审美取向·167 6.1.2 沉浸式技术：VR的产生与发展 171 6.1.3 沉浸感融入现实：从AR到MR的发展·176 6.1.4 沉浸感技术的发展177 6.2 渐入佳境：虚拟现实的技术美与艺术美177 6.3 虚拟现实艺术创造对审美的拓展·178 6.3.1 沉浸：虚拟现实对艺术审美维度的拓展·179 6.3.2 构想：虚拟现实对艺术想象力的拓展180 6.3.3 交互：艺术审美从旁观到参与和主导180 6.4 VR其他感知体验技术的功能美·181 6.4.1 深度沉浸：增强虚拟中身体运动对临境感审美体验的强化·181 6.4.2 身临其境：多感知对审美体验的维度拓展185 6.5 建构主义美学视野下VR对传统艺术审美的拓展·187 6.5.1 视觉艺术审美在虚拟空间里的延续与发展188 6.5.2 听觉审美在虚拟空间里的延续与发展189 6.6 VR环境下直觉主义美学的意向化表现190 6.6.1 基于直觉互动的沉浸式审美191 6.6.2 基于思想直觉的抽象及隐喻性空间的审美意向化·191 6.6.3 直接化及直觉化表达的VR绘画192 6.7 后结构主义美学视角下VR电影的审美变革·193 6.7.1 VR电影：从结构主义到后结构主义·193 6.7.2 VR电影对接受美学的重构·193 6.8　增强现实艺术：虚拟与现实的叠加194 6.8.1 城市景观与文化的虚实融合194 6.8.2　反其道而行之：减弱现实·195 6.8.3 在现实的空间里遭遇虚拟事物·195 6.8.4 通过真实的道具与虚拟人物互动195 6.8.5 现实体验与虚拟视觉的交融196 6.8.6 基于现实空间的多人虚拟互动·196 6.9 空间增强现实：空中成像与视频映射·197 6.9.1 在物理空间中呈现增强现实影像 ·197 6.9.2 视频映射：在任意表面呈现“正常”影像197 6.9.3　TeamLab的大型沉浸式艺术空间198 6.9.4 舞台展演空间增强现实199 6.10 混合现实：在物理空间中的虚实融合199 6.10.1 混合现实的基础技术·199 6.10.2 MR内容的叙事设计200 6.11 人际互动在虚拟空间里的延伸·202 第7章　信息物理融合与人机交互艺术204 7.1 信息物理融合·204 7.1.1 信息世界与物理世界的融合204 7.1.2 信息物理融合与人机交互的多元化发展·205 7.2 信息物理融合模式与艺术体验的创新·206 7.2.1 艺术体验及审美·206 7.2.2 信息物理融合为感知体验带来突破·206 7.2.3 走向多元融合的艺术·207 7.2.4 信息物理融合与人机交互艺术的形态及分类·207 7.3 虚拟信息在物理世界中的艺术化体验·208 7.3.1 虚拟信息的物理介质化呈现208 7.3.2 影像采集及其在物理世界中的转换呈现·212 7.3.3 通过物理直觉及行为方式与虚拟信息互动215 7.4 物理信息的采集转换及互动体验·217 7.4.1 物理信息的转换、可视化及互动217 7.4.2 GPS艺术224 7.4.3 RFID的艺术·227 7.4.4 三维扫描228 7.4.5 物理信息的转换与网络化传播·228 7.4.6 物理世界互动信息的采集与互动转换231