脑残男惊现美丽的思维分形艺术

发布时间:2012-5-6 20:50    发布者:1770309616
关键词: 分形 , 分形理论 , 分形艺术
有些时候,“当头棒喝”确实能让人更加清醒。这件事就发生在 Jason Padget 身上,事后他不仅变得更加清醒,而且还能看清那些相当复杂的问题,比如数学方程式等―就在一次头部受伤之后。现在,41岁的 Jason Padget 在华盛顿州的塔科马港市的一家蒲团商店做收银。不过这份工作他大概是做不久了。现在他的天赋正将他带领到世界上一些不同的领域中去。

有趣的是,以他的智商水平,Jason 连本科毕业证都没能拿到,更不用说 PhD 了。他甚至从来就没有过数学方面的背景;10年前他还是个让人头疼的人,唯一的兴趣就是下班后的趴体时间。Jason 也没料到自己的命运会在一个晚上他从塔科马港市的一家 KTV 走出来之后就此改变。走出来之后他遇上了一大帮劫匪,那帮人不仅抢了他的钱,还对他进行了猛烈的人身攻击,包括踢了他头若干次等。“当时我的眼前只有一些晃动的光线,之后我感觉自己跪到了地上,头压在膝盖上,当时我想,‘我要挂了’,”谁知道,他不仅没有挂,还因为这几脚从此变牛逼了许多。

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他很幸运地并没有因此患上脑震荡,医生在事发之后说他应该很快就能恢复健康了。但是在那几天之内,Jason 开始注意到一些他从前从来没注意到过的东西,比如作为一个从小就不会画画的人,他开始创作一些错综复杂的图形,而他自己都不知道那些图形是什么意思。他说他所见到的一切,他都能在那些事物上面看到数学方程式,并且这些方程式是由不同形状的图案所组成并呈现的。“我在哪儿都能看到毕达哥拉斯定律。每一道弧,每一个螺旋,每棵树,它们都是我方程式的一部分。”Jason 所画的那些图案就是我们所说的“不规则碎片形”(fractal:由 B.B.Mandelbrot 于1975年提出来的分形理论,是20世纪70年代同混沌理论一起发展起来的,是非线性科学的重要组成部分.不同于传统的欧氏几何以零维、一维、二维、三维、四维对应的点、线、面、体和时空来描述物体的形状,分形理论用“分维”(fractal dimension)来描述大自然.事实上任何物体的微观平面都是凹凸不平的,因而欧氏几何所描述的对象,严格来讲,在现实生活中是不存在的。

“这种碎片的形状,当你将这些碎片分解成更小的碎片,每一个碎片互相都很相似,而它们和整体的形状也很相似。所以,举个例子,比如说我有你的1,000张照片,它们都很小很小,然后我把这些照片按照正确的顺序和位置拼起来,那么我得到的就是你更大的一张照片,”他解释道。

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Jason 被媒体称为是“美丽的思维”。有好几个研究者都认为 Jason 现在是有了一种世界上极其罕见的天赋和能力,他之后甚至被送到密苏里大学圣路易斯分校去接受大学里神经动力学学院的一位脑神经和哲学专家的一系列测试,这位教授名叫 Berit Brogaard。测试表明 Jason 的大脑确实被损坏了,于是在其它方面 Jason 就被“过度补偿”了。大多数人都没有办法使用大脑的这种“功能”,但是 Jason 现在就可以。现在,Jason 正在往学者的方向发展,他可能会在数学,空间学上变得越来越聪明,但是也有可能会越来越孤僻。Brogaard 说大脑开启了这种“功能”,就相当于 Jason 对大脑的运用已经到达了人类的极致,这也就是说,Jason 现在是一个类似超人一般的存在。

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对于 Jason 来说,他表示希望有些时候能将这种“功能”关掉,但是自己还是很喜欢自己的这种特殊能力。他的下一步计划就是离开那家家居店,然后做一名讲师―他希望能让人们看到数学和大自然一样有那种令人惊叹的,微妙又宏大的美感。

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译稿:曾经的数学家,永远的艺术家Andy Lomas
对于任何一个艺术家而言,一年之中举行八次个人作品展将是一个无可厚非的成就。而对于一个数字媒体艺术家来说,这就更加让人敬佩了。好莱坞著名数字特效艺术家 Andy Lomas 做到了这点,一下是CGSociety对他的一个个人专访。
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对于任何一个艺术家而言,一年之中举行八次个人作品展将是一个无可厚非的成就。而对于一个数字媒体艺术家来说,这就更加让人敬佩了。好莱坞著名数字特效艺术家 Andy Lomas 做到了这点,一下是CGSociety对他的一个个人专访。

Lomas 的黑白系列静桢作品集《聚合》(Aggregation)刚刚参加了在东京大都会影像博物馆举行的媒体艺术节上的展出。在这一系列作品中,Lomas通过 自己设计的流体粒子模拟软件和渲染器创作了一系列结构极其复杂的数字雕塑。其优雅的整体结构和令人窒息的细节,让我感到极为震撼。而《聚合》的动画作品 中,观众可以看到这些完全用电脑生成的神秘而错综复杂的结构似乎有自己的一套逻辑和生态秩序。

《聚合》系列静桢和动画作品最早发布在弹道出版社的画册《VESAGE》中。而现在已经陆续在巴特勒美国艺术学院、俄亥俄美国艺术学院、亚利桑那州立大学数字艺术画廊,洛杉矶数字艺术中心和SIGGRAPH上展出过。

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Lomas长期以来都对通过遗传学基因算法来生成图形很感兴趣,几年前他开始自己开发软件来完成《聚合》。Lomas在夏威夷潜水的时候,在水下看到了形态各异珊瑚和各种美丽的海底景观,由此受到启发。他开始思考怎样设计一个简单的算法规则在生成这种复杂的形态。Lomas的算法基础是物理学家TA 和LM于1981年发表的《弥散限制集合》,他的本质就是一个随即不规则分形发生器。这是一个简单的用于数字模拟生长弥散过程的物理环境。

Lomas长期以来都对通过遗传学基因算法来生成图形很感兴趣,几年前他开始自己开发软件来完成《聚合》。Lomas在夏威夷潜水的时候,在水下看到了形态各异珊瑚和各种美丽的海底景观,由此受到启发。他开始思考怎样设计一个简单的算法规则在生成这种复杂的形态。Lomas的算法基础是物理学家 T.A.和L.M.于1981年发表的《弥散限制集合》,他的本质就是一个随即不规则分形发生器。这是一个简单的用于数字模拟生长弥散过程的物理环境。

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这个过程很简单。首先从一个圆环处在圆心位置的一个固定位置粒子开始(不可动)这个粒子作为“种子”(Seed),接下来发射一个新的移动粒子,作为“跑手”(Walker)。“跑手”一直做随机方向运动,直到它碰到圆环或者碰到“种子”。如果“跑手”碰到圆环,那么它马上消失;但如果“跑手”碰到 “种子”的话,则立即停止运动,冻结在那里成为一个被聚合的“种子”。这个过程循环重复,“跑手”粒子不断的发射、消失或者堆积在一起,形成一个不断生长的聚合体。在整体生长过程中,聚合体逐渐形成常见的分形图案。

环境会对自身的物理规则进行修改、调整和偏移,从而影响到最终的聚合形态形成。通过这种自我引导的方式,再加上最简单的基本分形算法,作品《聚合》开始逐渐形成。Lomas也开始在业余时间尝试对这些算法设计变体,同时参与模拟的粒子数目从数万上升至数百万等级,最终获得的形态开始变得极为复杂。

《聚合》中的大部分作品粒子数量在5亿左右,而其中一些数量达到了9.6亿之多。作品的模拟过程是在一个圆柱体空间中完成的,最初的“种子”粒子在圆柱的低部,“跑手”从圆柱的顶部开始释放。过程中通过加入重力场、漩涡场等常见力场来干扰“跑手”粒子的运动,造成一些非对称效果。

Lomas发现很小的偏移改变既会造成巨大的最终形态改变,这个系统的生长模式就像一棵树被某种外在元素长期影响并且持续生长好多年以后一样。当生长到一个Lomas喜欢的形态时,他便终止整个模拟过程,然后用AO(Ambient Occlusion)方式渲染成黑白图片。

Lomas也曾尝试过在渲染中加入颜色,但最终还是选择了黑白的表象方式。一方面,对于这种复杂的结构艺术,黑白的图片更具表现力,另外也是向生物学家Emst Haeckel致敬。(Emst Haeckel是德国生物学家,曾以黑白版画的方式绘制了许多动物学,进化论方面的作品。)

为了渲染这些粒子,Lomas自己开发了一个软件,它能在一个复杂的隐式曲面中对9亿以上变形球(Metaballs)物体进行光线追踪。Lomas想挑战光线追踪的极限,他也尝试针对隐式曲面不断优化这个渲染器。
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高效是当今的行事准则,Lomas是最后离开ESC的12个人其中之一。在去梦工厂担任了《篱笆墙外》的角色特效总监至电影完成以后,他去了 Framestore。从那时开始Lomas陆续在《阿凡达》、《浪漫的老鼠》制作过程中担任CG主管,后来加入了The Foundry。从之前的电影特效制作工作转换到了软件开发工作,Lomas没有感到不适应,反而感觉更好。

Lomas在The Foundry负责主导Katana开发组的工作,Katana是Sony Pictures Imageworks公司的视觉开发和照明系统,2005年诞生以来一直是SPI的in-house软件,现在Lomas的开发组正在将这个系统产品化,The Foundry将在2011年内发布第一Katana的商业零售版。这个系统是一个基于节点式操作流程的视觉开发和照明系统。简单的来说它相当于一个专门面向视觉开发和灯光照明的Nuke(ChaosKIDs:The Foundry序Mari和Storm后又一神软⋯⋯)。

在艺术方面,Lomas依然在继续他的探索,在《聚合》系列作品以后,他还创作了类色的系列作品《流》(Flow)。《流》是基于粒子堆积生长过程中形成的轨迹来创作的。实际上和《聚合》中你所看到的那些叹为观止的细小碎片一样,在他们生长的过程中所划过的数以亿计的轨迹交错在一起同样让人向往和兴奋。

Lomas的部分作品被萨奇画廊收录,并在伦敦皇家学院“动物园艺博会“上作为一个特殊环节展出。同时展出的还有萨奇画廊从60000名艺术家中选中的16名艺术家的作品。这种规格的展出对于数字艺术作品来说是十分罕见的。能在伦敦皇家学院看到自己作品是一件很棒的事情,Lomas说。

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从在潜水过程中看见珊瑚而得到启发,到现在Lomas已经开始开发完全不同,但更基本更底层的基于细胞架构的生长模拟系统了。这和《聚合》、《流》等系列作品比较起来是不一样的,细胞生长属于另外一个完全不同的理论体系。从本质上来讲,这个系统能够以确定细胞生长和死亡的区域来创造图形。过程是通过细胞之间的存在规则和联系规则(例如化学信息传递等),来确定那些区域将变成新的生长中心以及他们的形态。除了生长模拟系统以外,Lomas还在研究开发一个叫做”空间探索器“(Species Explorer。译者:注意这里用的是Species)的新框架,该框架可以协助Lomas研究和探索这些生长形态所处的多维空间。现在Lomas主要关注的部分是如果有两种不同的形态模拟生长,那么他们交汇的”边界区域“应该如何处理,这应该是最有趣的一个部分。也是设计”空间探索器“的主要目的之一。
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Lomas说:“人们肯定喜欢艺术,但我可能比较呆(译者:他的艺术成就已经相当了不的了,所以这么说。),以后还是不会把艺术创作变成我的谋生手段。我喜欢自己工作,也喜欢团队合作,在这个行业里有很多机会和不错的同事一起完成有趣的项目,我更喜欢这样的工作生活,艺术创作只是我的个爱好。”

作为一个业余爱好,Andy Lomas把这些用基因算法创作的“爱好”展现在了伦敦皇家学院、加利福尼亚、日本⋯⋯这也许不只是一种简单爱好,而是一种创作激情,一种专业领域研究和视觉艺术创意的交叉。很多Andy Lomas的图片作品都收录到了弹道出版社的画册《VESAGE》中。
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本文出自CGSociety,由ChaosKIDs翻译,并发不再www.ChaosKIDs.net博客,欢迎转载和交流,请转载的朋友著名出处,如果发现翻译错误,理论错误或者是错别字,我非常希望您能帮我指出,我会尽快修正。谢谢您长久以来对ChaosKIDs的支持。
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简明 发表于 2012-5-7 21:21:38
因祸得福?
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