Генеративный метод проектирования и способы его реализации в графическом дизайне Текст научной статьи по специальности «Математика»

Образец ссылки на эту статью: Метелик Т.С. Генеративный метод проектирования и способы его реализации в графическом дизайне // Бизнес и дизайн ревю. 2017. Т. 1. № 2(6). С. 11.

УДК 76.021

ГЕНЕРАТИВНЫЙ МЕТОД ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И СПОСОБЫ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ В ГРАФИЧЕСКОМ ДИЗАЙНЕ

Метелик Татьяна Сергеевна

АНО ВО «Институт бизнеса и дизайна», Москва, Россия (129010, г. Москва, Про-топовский переулок, 9), магистрант, verasamsonova@mail.ru, + 7 (916) 730-24-32.

Автор рассматривает генеративный дизайн, как творческий метод создания объектов эстетического наслаждения, как один из подходов к проектированию в графическом дизайне. Автор раскрывает его имманентные свойства, принципы формирования, перспективы и потенциал для использования в дизайне графики.

Сочетая в себе, как техническую, так и творческую основу, генеративный дизайн является прекрасным примером синтеза искусства и технологий.

Особое внимание уделяется использованию эволюционных алгоритмов и формированию алгоритмической эстетики. В статье приводятся примеры проектов, раскрывающие возможности данного подхода.

Ключевые слова: генеративный дизайн; генеративное искусство; цифровое искусство; алгоритмическая эстетика; интерактивность.

METHODS OF GENERATIVE DESIGNING AND ITS IMPLEMENTATION IN GRAPHIC DESIGN

Metelik Tatiana Sergeevna

Institute of Business and Design, Moscow, Russia (129010, Moscow, Protopovskiy lane, 9), undergraduate, verasamsonova@mail.ru, + 7 (916) 730-24-32.

The author considers generative design as a creative method for forming objects of aesthetic pleasure, as one of the approaches to designing in graphic design. The author reveals his immanent properties, principles of formation, perspectives and potential for use in graphic design.

Combining technical and creative-based, generative design is a perfect example of the synthesis of art and technology.

Particular attention is paid to use evolutionary algorithms and algorithmic aesthetics formation. The article gives examples of projects that reveal the possibilities of this approach.

Key words: generative design; generative art; digital art; algorithmic aesthetics; interactivity.

Mетодику проектирования объектов дизайна путем создания системы или алгоритма с изменяемыми параметрами принято называть генеративной. Результат работы такой системы — изображение, звук, архитектурные модели, анимация - порождается самой системой при помощи задаваемого

автором алгоритма. Этот подход широко применяется для создания реальных и виртуальных объектов в различных областях искусства и дизайна с помощью самых разных химических, биологических, механических, роботизированных, математических и прочих систем, способных производить объекты эстетического наслаждения [1].

Определяющим свойством генеративного искусства, по мнению американского исследователя Филипа Галантера (Philip Galanter), является использование для создания произведения автономной системы. Это может относиться к любой художественной практике, где автор задает процесс: набор языковых правил, машина или иное процедурное устройство, которое запускается в действие с определённым уровнем автономии и которое, в итоге, и создаёт, целиком или частично, это произведение [2, с. 4]. Ф. Га-лантер подчёркивает, что, такой способ совершенно не обязательно привязан к какой-либо технологии. По его мнению, генеративное искусство даже не обязано быть высокотехнологичным. Как частный случай генеративной графики, можно рассматривать визуальную симметрию, узоры, повторения, - всё, что встречается даже у самых древних культур, тем самым генеративное искусство «старо, как само искусство» [2, с. 4]. Механическое устройство, любое связанное со случайностью действие, например бросание игральных костей или «случайное» разбрызгивание краски могут выполнять эту функцию.

Интересный пример подобного механического аппарата — гармоно-граф, устройство, создающее изображение при помощи двух маятников (рисунок 1), известное еще с XIV в. В зависимости от фазы колебаний маятников, прикрепленное к ним пишущее устройство, оставляет определенный след на бумаге, который никогда не повторяется.

Рисунок 1. Одна из интерпретаций гармонографа, воссозданная современным датским художником Eske Rex и изображение, полученное с его помощью

Другой пример механического устройства, которое может использоваться для создания генеративной графики, - хорошо известный всем калейдоскоп. Изображение в нем создается за счет механического перемещения калейдоскопа, внутрь которого помещена цветная засыпка и несколько (три или более) продольных зеркал, создающих многократные отражения. Количество отражений зависит от количества зеркал в устройстве, а вариативность полученных изображений - от количества и разнообразия засыпки. Вероятность, что зритель сможет дважды увидеть один и тот же узор, ничтожно мала даже при небольшом количестве деталей засыпки.

Р. В. Лукичев в своей работе приводит пример генеративного написания музыки, разработанного английским музыкантом Уильямом Хейсом в 1751 г., который предлагал сочинять «самым захудалым талантам» следующим образом: «взять обыкновенную щетку (можно зубную), обмакнуть её в чернильницу и, проведя пальцем по щетине, разбрызгать чернила на лист нотной бумаги. Полученные кляксы должны обозначать положение нот на нотной линейке. <... > Тактовые черты, штили <...> также выбирались не произвольно, не по прихоти «композитора», а в зависимости от того, какую именно карту из колоды он вытягивал» [4, с. 139-141]. Полученное произведение предлагалось к исполнению.

В 50-60-е годы ХХ в., с появлением первых компьютеров позволявших создавать изображения, некоторые художники и дизайнеры стали использовать открывшиеся возможности для создания художественных проектов, не смотря на то, что эти возможности были весьма ограниченными.

Основоположником компьютерной графики принято считать американского математика и художника Бена Лапоски (Ben Laposky's), впервые зафиксировавшего графическое изображение, полученное при помощи осциллографа. Первые композиции «Электронные абстракции» он создал в 1952 г. Электронные лучи перемещались им по флуоресцентной поверхности катодной трубки осциллографа. Получаемые таким образом изображения записывались на высокоскоростную пленку [7, с. 569-570].

Свою работу Б. Лапоски называл «визуальной музыкой») [5, с. 512], а в дальнейшем, при фотографировании своих «Осциллонов» стал применять цветные светофильтры (рисунок 2).

Идея создания «Электронных абстракций», по словам самого Лапоски, возникла у него благодаря его экспериментам с различными математическими системами, которые он решил визуализировать. Это стало настоящим прорывом. Исследователи, последовавшие его примеру, стали настоящими инженерами от искусства.

В основу произведений Михаэля Нолла (Michael Noll) также легли математические формулы. В его работе «Gaussian Quadratic» (Михаэль Нолл. «Gaussian Quadratic». 1963 г.) девяносто девять линий соединяют сто точек, горизонтальные координаты которых расположены по закону нормального распределения Гаусса.

Рисунок 2. Бен Лапоски. Изображение записанное высокоскоростной камерой с осциллографа с применением цветного светофильтра, 1952 г.

Манфред Мор в работе «Cubic Limit» в качестве фиксированной системы, некоторые свойства которой при этом генерируются, вводит в свою работу куб. В первой части этой работы фазами из двенадцати линий куба создается алфавит из знаков.

В одних случаях в алгоритме для генерации знаков используются вращения. В других комбинаторные, логические и аддитивные операторы порождают глобальные и локальные структуры образов (рисунок 3).

-а- а ы

- Р 13 ск

\ Vpr 4Jr

ф & а

w # ч>

с ф

"ттФ

Рисунок 3. Манфред Мор. «Cubic Limit». 1972-1975 гг.

Ни одна из первых систем компьютерной графики не создавалась для художественного творчества. Однако, уже в 60-х гг. прошлого века Джорж Нис совместно с Михаэлем Ноллом и Фрайдером Нэйком в Штутгарте организовали первую художественную выставку работ, созданных компьютером [1, с. 3]. А в 1963 г. журнал «Computer and Automation» провел первый конкурс программируемых работ, которые оценивались исходя из эстетических критериев [7, с. 569-570].

В дальнейшем, алгоритмы, по которым осуществлялось программирование графики, усложнялись. В настоящее время они базируются на глубокой теоретико-практической основе и ведут свое начало от моделирования сложных естественных динамических систем и повторяющихся природных процессов. Здесь, прежде всего, стоит отметить т. н. «эволюционные» алгоритмы, в основе которых лежат математические модели механизмов естественной эволюции [6, с. 319-328].

В настоящее время используются такие математические методы, как «клеточный автомат», «фракталы», «искусственная жизнь», системы Лин-денмайера (L-системы), «математический хаос», рандомизация, «шум Пер-лина» и другие. Современная графика в компьютерных играх без этих технологий была бы невозможна. Фракталы, основанные на свойстве самоподобия многих природных явлений, применяют для создания фотореалистичных изображений крупномасштабных ландшафтов, L-системы, частный случай самоподобных фракталов, - для визуализации растений, образования снежинки Коха и ковра Серпинского. «Шум Перлина» - для визуализации огня, дыма, горных пород и ландшафтов.

Клеточный автомат - дискретная модель, изучаемая в математике теории вычислимости и физике. Используется в теоретической биологии и микромеханике. Представляет собой регулярную решётку ячеек, каждая из которых может находиться в одном из состояний - 1 или 0. Для работы клеточного автомата требуется задание начального состояния всех ячеек и правил перехода ячеек из одного состояния в другое. «Искусственная жизнь» -

£ m Q ф

а я сН s*

§ х »ф

?! Й А Ф Ш—

^ & щ н> Sy-

т^ г^ I —Г г

a v и ш -ф—

математические модели, описывающие различные аспекты жизни живых систем и их эволюцию. Изучает механизм процессов, присущих всем живым системам, невзирая на их природу. Математический хаос - математический аппарат, описывающий то, как ведут себя нелинейные динамические системы, подверженные хаосу. Особый род хаоса, называемый детерминированным или динамическим. Внешнему наблюдателю поведение подобной системы будет казаться случайным, однако за видимым беспорядком может существовать модель, которая окончательно и полно описывает поведение данной системы. Рандомизация, или случайный отбор - используется для создания простых случайных выборок [6, с. 319-328].

Эти модели, так или иначе имитируют природные процессы. Но копированием природных процессов, задачи и возможности генеративной графики не исчерпываются. Методы генеративного дизайна позволяют получить продукт с новыми эстетическими характеристиками путем синтеза алгоритмов, заложенных в программу и алгоритмов, по которым действует автор. Для этого необходима т. н. петля обратной связи, которая может находиться в диапазоне от простых решений, где модель (алгоритм) берет для ввода свои собственные выходные данные, до сложных, включающих процедуры оценки дизайна.

Метод генеративного дизайна активно используется медиа-художниками, особенно в проектах, где изображение связывают со звуком («Изучение контрапункта в Фуге Дж С. Баха фа минор. Визуализация гармонического взаимодействия правой и левой руки» Левис Сайкс (Lewis Sykes), 2013 г.) Одно из наиболее интересных решений 2016 г. - проект «Стенография» (рисунок 4). «Стенография» интегрирует музыку в городскую среду. Участники получают в свое распоряжение трафареты, на которых размещена закодированная в изображение музыка. Трафарет можно «задуть» в городском пространстве, и, расшифровав образы при помощи специального приложения со смартфона, прослушать музыкальную композицию. Таким образом, среда обогащается интересными визуальными решениями, зрители получают опыт сопричастности, а фестиваль решает свои навигационые, идентификационные и рекламные задачи.

Генеративная графика осваивает и такую важную область, как типо-графика и дизайн шрифтов. В проектах Дэниса Йалмаса (Denis Yilmaz) (Рисунок 5.) и Рэйвена Квока (Raven Kwok). Генеративная типографика для музыкального проекта. 2016) шрифт формируется при помощи «эволюционных механизмов».

Рисунок 4. «Стенография». Проект для фестиваля «Ural Music Night». Прослушивание визуализированной музыки. РА «Восход». 2016 г.

_ Шш

Рисунок 5. Дэнис Йалмас (Denis Yilmaz). Генеративная типографика.

Студенческий проект. Проф. Фонс Хикман, 2014 г.

Проектируя наборные шрифты методами генеративного дизайна, разработчики получили возможность значительно увеличить скорость работы. Появились принципиально новые гарнитуры с управляемыми параметрами: геометрические пропорции, насыщенность, контраст основных и дополнительных штрихов теперь можно регулировать в соответствии с задачами проекта. В некоторых случаях возможно изменение концевых элементов шрифта.

Генеративная типографика завоевывает свое место в многостраничных изданиях, где позволяет, используя высокую вариативность параметров набора, решить в издании задачи структурирования (Нильс Шраде (Niels Schrader) «Культурный активизм сегодня», 2003 г.; Годовой отчет фонда Мондриана (Mondriaan Foundation) 2008, 2009 гг.)

Учитывая обширные возможности, какими обладает генеративная графика, авторы не могли обойти вниманием культурные и развлекательные проекты. Ее используют в плакате (Нильс Шраде (Niels Schrader), «Постер в публичном пространстве», серия из семи акустических плакатов Urban Hymns для выставки Urban в музее «De Paviljoens», Альмер, 2006 г., а также в интерактивных проектах виртуальной реальности.

Один из таких проектов - «Волновые пиксели» (Pixels Wave) (рисунок 6). Это генеративная и интерактивная инсталляция виртуальной реальности. Разнообразные «разноцветные графические сцены», следуют одна за другой в произвольном порядке. Подвижная виртуальная реальность реагирует на движение посетителей. В свою очередь, движение изменяет графические

образы, так, как если бы изображения были материальными объектами. Работа восходит к идее обманки в искусстве, нарушает восприятие зрителей и создает ощущение перемещения пола, который теряет свою форму и движется. Автор использует приемы кинетического искусства и Ор АГ-художников (Хесус Рафаэль Сото, Хулио Ле Парк, Виктор Вазарелли), которые исследовали движение и оптические иллюзии.

Рисунок 6. Мигель Шевалье. (Miguel Chevalier). Волновые пиксели. (Pixels Wave) Генеративная и интерактивная инсталляция виртуальной реальности. Мальта. Международный фестиваль искусств, Сингапур; Фестиваль ночи. 2015 г.

Другой подход к использованию движения в генеративной графике -визуально-танцевальный проект «Pathfinder». Проект создан по мотивам работ Василия Кандинского с целью вдохновить современных танцоров брейк-данса на изучение новых движений. На пол и стены проецируется генеративная графика, созданная специально для этого проекта по мотивам работ художника. В ходе исполнения хореографии, тело танцора совершает различные движения. Разные части тела движутся с разной скоростью. Эта информация считывается системой датчиков и, переводится во все новые и новые динамические формы на проекции с помощью специального алгоритма в режиме реального времени.

Еще одна область применения генеративной графики - генеративная айдентика. Она позволяет создать динамический знак - вместо одного бесконечное множество. Константы фирменного стиля в этом случае увязываются с областью деятельности и средой, в которой работает компания, и изменяются вместе с ней.

В области коммуникационного и графического дизайна генеративный метод востребован, прежде всего, в тех областях, где необходима работа с большими объемами данных, со сложными объектами, с быстро меняющейся средой и нечеткими задачами проектирования. Примером такой проектной задачи может быть, например, создание информационной графики, диаграмм и визуализации данных в больших объемах или в режиме реального времени.

Метод хорошо себя проявил в интерактивном дизайне, где от системы требуется изменяться в режиме реального времени. Генеративный дизайн часто используется при создании различного рода видео- и аудио- интерактивных инсталляций (рисунок 6), на основе распознавания и обработки входящей информации, приходящей с внешних устройств.

Часто можно увидеть результаты генеративного творчества в заставках телепередач и новостных выпусках (моушен дизайн), где преобладает преобразование динамических форм (Джон Оквист (John Oquist). Серия генеративных видео-иллюстраций, для ежегодной 35-й выставки TDC (Type Director's Club), 2016 г.)

Метод генерации в дизайне обладает рядом преимуществ: он позволяет достигнуть конечного результата в более короткие сроки, значительно расширяет возможности автора в поиске интересных проектных решений, увеличивая тем самым его свободу выбора, позволяет моделировать более сложные объекты, что делает эти методы ресурсно-эффективным. Одновременно, это прекрасный инструмент для индивидуализации дизайна. Благодаря свойству интерактивности, визуальные решения, созданные методами генеративного дизайна, способны вовлечь зрителя, сделать его полноправным участником художественного или дизайнерского проекта.

В условиях быстро меняющейся среды, ужесточения сроков проектирования, появления новых технологий, бизнес-решений, требующих новых подходов, генеративная графика становится все более востребованной, она активно внедряется в проектирование. И далее эта тенденция будет усиливаться.

Список литературы

1. Боден А. Маргарет, Едмондс A. Эрнест. Что такое генеративный арт? // Центр когнитивной науки «Творчество и познание». Университет Сассекса, Технологический университет, Сидней, 2006.

2. Галантер Филип. Что такое генеративное искусство? Теория сложных систем как контекст теории искусства // Интерактивная телекоммуникационная программа, Нью-Йоркский университет, Нью-Йорк, США, 2005.

3. Ильин Ю. А. Генеративный арт: когда художник убирает руки // Компьютерра. 2013. № 12 (165).

4. Лукичев Р. В. Зарождение генеративного искусства в СССР: поэзия и музыка средствами ЭВМ // Грамота. 2014. № 7 (45): в 2-х ч. Ч. II. C. 139-141.

5. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

6. Симс К. Искусственная эволюция компьютерной графики. Корпорация «Мыслящие машины». Материалы конференции // Лас-Вегас, Невада, США, «Компьютерная графика», 1991. № 25 (4). С. 319-328.

7. Турлюн Л. Н. Зарождение компьютерной графики в 50-60-х годах ХХ века // Молодой ученый. 2012. № 5. С. 569-570.

References

1. Boden A. Margaret, Edmonds. A. Ernest. Chto takoe generativnyy akt? // Tsentr kognitivnoy nauki «Tvorchestvo i poznanie»/ Universitet Sasseksa, Tekhnologicheskiy universitet, Sidney, 2006.

2. Galanter Philip. Chto takoe generativnoe iskusstvo? Teoriya slozhnukh system kak kontekst teorii iskusstva // Interaktivnaya telekommunikatsionnaya programma. New York University, New York, USA. 2005.

3. Ilin Yu A. Generativny art. Kogda khudozhnik ubiraet ruki - Compyuterra. 2013. no 12 (165).

4. Lukichev R. V. Zarozhdenie generativnogo iskusstva v SSSR: poezia i muzika sredstvamy EVM; Tambov, «Gramota», 2014. no 7 (45): in 2-х p. P. II. pp. 139-141.

5. Rodzhers D. Algoritmicheskie osnovy mashinnoy graphiky. Translation from English. M: Mir, 1989.

6. Sims K. Iskusstvennaya evolyutsiya kompyuternoy grafiki. Korporatsiya "Myslyaschie mashiny". Materialy konferentsii // Las-Vegas, Nevada, SSHA, "Kompyuternaya grafika", 1991. № 25 (4). P. 319-328.

7. Turyun L. N. Zarochdenie compyuternoy grafiky v 50-60-х godakh ХХ veka; molodoy uchenyy 2012. no 5. pp. 569-570.

Рецензенты:

Уваров В.Д. - доктор искусствоведения, профессор, заслуженный художник России, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет дизайна и технологии».

Рымшина Т.А. - кандидат искусствоведения, доцент кафедры изобразительных искусств, АНО ВО «Институт бизнеса и дизайна».

Работа поступила в редакцию: 20.02.2017 г.