人类历史的脚步已经迈入21世纪，对于21世纪人类社会的发展，国内外学者纷纷从不同的学科和角度进行了预测。根据新技术革命的蓬勃发展，有人预测21世纪将是“高科技的时代”、“信息时代”、“生物工程时代”、“新材料技术时代”、“新能源时代”；根据历史发展进程的某些方面特征，有人预测21世纪将是“第三次浪潮”、“后工业社会”、“后现代化时代”、 “可持续发展社会”、“学习化社会”、“信息时代”、“后信息时代”、“E时代”或者 “数码时代”等等。但是，无论是哪一种时代，这个时代都是建立在以电子计算机为平台的基础之上的，这是21世纪的重要的时代特征之一。视觉艺术和艺术设计亦如此，在不远的将来，以计算机为平台的图形、图像艺术将成为21世纪视觉艺术的主流，所以艺术设计教育应该结合时代特征和社会的需求，重新定位进而找到新的学科增长点，数字艺术就是在这样的时代产生的。

20世纪90年代初，数字艺术(当时称为“计算机图形艺术”Computer Graphics)作为最尖端的视觉表现手段在我国大张旗鼓地出现于电视、电影、平面艺术设计、广告艺术、工业设计、展示艺术设计、建筑环境艺术设计和服装设计等大众传播媒介和视觉艺术设计领域之中。数字艺术给我们展示了一个新颖的视觉天地，使以往人们用手工很难实现的视觉效果，被电子计算机轻而易举地完成，甚至完成的比其预想的还好。电子计算机所提供的各种迅捷的设计手段和方式，将设计师的双手从繁重、缓慢和重复性的技术劳动中解放出来，使我们可以不必顾虑所想象的效果能否实现，从而深化和丰富了人脑的想象力、艺术创造力和最终的视觉艺术效果。

电子计算机的诞生和通信技术的发展催生了被称为第四次信息革命的产物INT网媒体，计算机的硬件与软件的普及、计算机辅助图形艺术设计的技术和艺术的普及、加之INT网媒体，又催生了一批相应的、新的数字艺术和艺术设计的形式和类型，如： INT网页设计、光盘艺术设计、电脑美术作品、二维和三维电脑动画艺术设计、视频艺术设计、多媒体艺术设计、MIDI音乐创作、电脑游戏以及虚拟现实设计与制作等各种与计算机图形艺术设计有关的数字艺术和数字娱乐作品等。

尽管国际上在20世纪末，数字艺术已经成为了一个既定术语，并且世界各地的博物馆和美术馆已经开始搜集和组织数字展品。但是在国内，数字艺术这个概念大约是在2004年底、2005年初开始出现。

数字艺术是以计算机硬件和软件为平台的、由两维的、三维的和四维（时间一维）的图形、图像以及与音频等要素构成的、按照一定的视觉艺术规律创作形成的静态的、动态的或动态交互的、再现现实（含过去）或虚拟现实（含未来）的视听图形和图像艺术。

作为实施上述定义的过程，我们称之为数字艺术创作、作为上述过程的结果我们称之为数字艺术作品、那么研究这一过程和结果的学科就是数字艺术学。

• 近年来，国外把数字艺术分为下述七类:

l 数字图像

l 数字雕塑

l 数字装置与虚拟现实

l 数字表演、音乐和声音艺术

l 数字动画与视频

l 软件、数据与游戏艺术

l 新艺术

由此可见， “数字艺术”是一个大概念，凡是“数字化”了的和以计算机为平台的、将计算机应用软件与相应的艺术创作规律相结合而形成的艺术形式都可以称为“数字艺术”，包括美术、戏剧、音乐、影视、作曲、演奏等等包括几乎所有艺术形式。就我个人的观点，国外的这种分类方法不太科学，它是把二维、三维以及四维数字艺术混合在一起分类，而我的分类是将它们分别按二维、三维以及四维数字艺术进行分类，因为不同的维度的数字艺术本身的创作有其自身的规律性，不应该混合在一起介绍。所以，本文是按照数字二维、三维以及四维、音频、虚拟现实等艺术来分别展开介绍不同的数字艺术类型的。

2.2 数字艺术设计

数字艺术是为满足创作者主观与情感的需求的、以计算机硬件和软件为平台的、由两维的、三维的和四维（时间一维）的图形、图像以及与音频等要素构成的、按照一定的视听艺术规律创作形成的静态的、动态的或动态交互的、再现现实（含过去）或虚拟现实（含未来）的、借以宣泄创作者内心的欲望与情绪的视听图形和图像艺术。作为实施上述定义的过程，我们称之为数字艺术创作；作为上述过程的结果，我们称之为数字艺术品；那么作为研究这一过程和结果的学科就是数字艺术学。

而数字艺术设计的定义可以整理为，“设计者以电子计算机为平台、根据需求进行的有目的地创造性的构思与计划，以及将这种构思与计划、以计算机硬件和软件为平台的、由两维的、三维的和四维（时间一维）的图形、图像以及与音频等要素构成的、按照一定的视听艺术规律设计形成的静态的、动态的或动态交互的、再现现实（含过去）或虚拟现实（含未来）的视听图形和图像艺术的过程和结果”。他们是具有独立审美价值的艺术形式和过程，是介于艺术与科学、艺术设计与计算机图形学应用之间的边缘学科。

作为实施上述定义的过程，我们称之为数字艺术设计；作为上述过程的结果，我们称之为数字艺术设计品；那么研究这一过程和结果的学科就是数字艺术设计学。

无论是数字艺术还是数字艺术设计所涉及的领域很广，目前看来它较多地表现在视觉艺术领域，但是从科学与艺术相结合的边缘学科的角度来看，从文化到艺术、从科学到教育、从工程到军事等等，可以说，所有在计算机屏幕上显现的图形或者图像，都是计算机图形、都存在一个美与不美的问题、都需要经过视觉设计、都是数字艺术设计的内涵和外延。

3、数字艺术与计算机图形学的关系

数字艺术与计算机图形学关系密切。计算机图形学的研究内容包括图形硬件研究和图形软件研究两大领域。图形软件的研究、特别是新技术新方向的研究很大程度上依赖于图形硬件的实现技术，即新的图形硬件技术的发展推动了图形软件技术的发展。另一方面，图形软件的研究也不断给图形硬件提出了更高的要求，从而促进了硬件技术水平和计算机图形学的不断发展。图形软件的研究包括软件的开发研究和软件的应用研究。没有应用软件的研发，硬件的存在就没有任何意义，而软件的开发研究源于使用者的使用需求，进而形成了一个从需求、到使用、到研发再到使用的软件研究的闭环，而这个环必须得到硬件的技术支持，否则软件的应用和研发都无法实现。计算机图形学的发展历史就是这三者之间的一波三折、循环往复、螺旋上升的发展历史。

但是计算机图形学的目的并不是造出一堆能够从事图形设计的硬件和软件来就到此为止了，更重要的目的是使用，是应用这些硬件和软件进行各种各样的图形设计。对于我们从事数字艺术的工作者来说，我们使用的是计算机图形学的研究成果。他们研究出能够从事数字艺术设计与制作的硬件和软件，由我们来完成后半部分应用的工作，这样才构成了一个完整的闭环，因此数字艺术与计算机图形学关系密切。

4、数字艺术简史

作为一门新兴的学科，许多人对于数字艺术缺乏了解，从数字艺术的历史来看，数字艺术是伴随着计算机硬件与软件的发展而发展起来的，可谓几起几落，好事多磨。概括地说，数字艺术的发展大致经历了20世纪50年代至60年代的初步形成、70年代的发展、80年代的兴旺、80年代后期的衰退和90年代中期的重新崛起等五个阶段。其阶段性是与计算机技术及其外部设备技术本身的发展过程密切相关的。

20世纪80年代末，90年代初，随着电子计算机硬件和软件技术的发展，数字艺术又步入了一个新的发展阶段。纵观数字艺术50余年的发展史，可以概括为：长期准备阶段，70年代末至80年代初的繁荣阶段，其后连续受挫阶段以及80年代末、90年代初的重新繁荣等三个阶段。从数字艺术的历史来看，多数作品是作为那个过程的付产品或为展览而制作。然而，若回顾表现手段的历史，则不论是作为工具或作为利用工具的结果的作品，在短短几十年间使表现技术得以如此变化和发展，是难能可贵的。

5、数字艺术的分类

数字艺术分为两个类别和八个子项。两个类别：是指数字静画艺术和数字动画艺术；五个子项分别是：数字两维静画和数字两维动画，数字三维静画和数字三维动画，以及数字视频艺术、数字音频艺术、数字游戏和数字虚拟现实艺术等，下面我们分别介绍这七个子项。

5.1数字二维艺术与设计

所谓“二维”是指构成平面的两个项度，即“长度” 和“宽度”。数字二维艺术是指：运用计算机硬件和软件、按照二维视觉艺术规律设计形成的二维静态的、动态的或动态交互的、再现现实或虚拟现实的视觉图形和图像艺术的过程。作为这一过程的结果产生了数字二维艺术品。

数字二维艺术分为：数字二维静态艺术和数字二维动态艺术以及二维静态和动态相结合的数字艺术。

5.1.1数字二维静态艺术

数字二维静态艺术，一般是指我们现在经常讲到的所谓数字绘画、数字插图（插画）、数字“平面艺术设计”——计算机辅助传统的装潢艺术设计。（见图）

5.1.2数字二维动态艺术

数字二维动态艺术，一般是指以计算机为平台的图形艺术设计与传统两维动画艺术相结合的数字二维动画、以及一些游戏类、电玩类的数字二维动态艺术。（见图）

5.1.3数字二维静态与动态结合的艺术

数字二维静态和动态相结合的艺术设计，现在多指以因特网媒体、多媒体光盘和电子书刊为主要载体的二维设计。因为，这些媒体在静止浏览的状态下，网页、多媒体光盘和电子书刊可以视作数字二维静态艺术设计，而当读者点击某个按钮进行交互浏览时，则显示二维动态视觉的效果以及动态视觉作品的链接，所以称之为二维静态和动态相结合的数字艺术设计。（见图）

在数字二维艺术中，除了数字绘画、数字插图（插画）之外，其它大量的作品的功能性和客观需求性比较强，所以我们多称之为数字二维设计。

5.2 数字三维艺术与设计

所谓“三维”是指构成普通立体的三个项度，即“长度”、“高度” 和“深度”。数字三维艺术是指以计算机的硬件和软件为平台的、按照三维视觉艺术创作规律设计形成的静态的、动态的或动态交互的、再现现实或虚拟现实的三维视听图形和图像艺术的过程。数字三维艺术包括数字三维静态图形艺术与设计和数字三维动态图形艺术与设计两大领域。

5.2.1 数字三维静态艺术与设计

数字三维静态艺术目前主要体现在数字雕塑、数字装置的领域，而数字三维设计艺术目前在传统艺术设计领域主要涉及这样一些领域，即：环境艺术设计、建筑设计、展示艺术设计、工业设计、服装艺术设计和陶瓷设计等专业领域。这些专业进行创作设计时，一般多用计算机三维图形艺术设计软件完成。当然运用计算机三维图形艺术设计软件既可以产生静态的也可以产生动态的图形艺术效果，而这里所说“数字三维静态艺术设计”是指以静态的视觉形式与效果存在的一类设计。（见图）

随着数字三维艺术设计与其他专业的结合，数字三维艺术设计就不仅限于我们上面所说的几个传统的艺术设计领域了，它正在拓展到科学和技术领域，例如：科学研究和科学实验的视觉化、产品模型的设计与制作，玩具设计、工艺品设计等等，都是数字三维静态艺术设计的用武之地。（见图）

由于数字三维艺术设计的实现，从而形成了从设计到成品的工艺过程的数字革命，如：运用CAD（Computer Aided Design计算机辅助设计）而进行产品无纸直接设计、RPM (Rapid Prototyping Manufacturing快速原型成形制造技术)技术是由CAD模型直接驱动的快速完成任意复杂形状三维实体零件的成型技术，CAM（Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造）技术等数字化设计技术、模型成型技术和数字机床加工技术、设备和工艺的出现和普及，导致了从机械设计到加工和生产的数字化革命，而这些数字的革命性变化，是以“前端”三维设计的计算机化和数字化为基础的。（见图）

由于数字三维静态艺术设计所应用的软件基本上都可以进行动态艺术设计，所以，接下来我们介绍数字三维动态艺术设计。

5.2.2 数字三维动态艺术与设计

所谓数字三维动态艺术设计，是指用计算机数字化技术生成的具有高、长、深三个空间维度的立体的、动态连续运动画面的一种形式。数字三维动态艺术设计的视觉原理是在传统动画的基础上融入现代计算机图形技术而发展起来的，它利用计算机三维动态艺术设计软件，直接在计算机所构建的虚拟空间中制作数字模型和材质，配合模拟灯光和摄像机，再为模型或摄像机设置运动轨迹，通过最终的渲染就可以在计算机屏幕上显示出运动的连续画面。

这里所说的数字三维动态艺术设计既包括我们在影视片中看到的“假的”三维的影像，还包括“真的”三维的数字三维图像。所谓“假的”三维的影像，因为在影视片中的影像——无论是人物、动物虽然拍摄的时候是真的三维的物体，但是播放的时候却是“假的”三维立体，即我们无法通过移动我们的观察视点来看到三维物体的其他部位的物象或者被其他物体遮挡了的物象的影像。

而我们这里所讲的“真的”数字三维动态艺术设计，即在3D显示器或者屏幕上我们裸眼或者借助蓝红眼镜或者偏振眼镜可以看到“真的”三维影像效果。或者在二维的显示器上，借助虚拟现实的软件生成的、可以互动的、改变观察角度或者不改变观察角度都可以多角度观看到的“真的”三维图形与图像。（见图）

数字三维动态艺术设计综合了现代数学、系统控制论、图形图像学、人工智能、计算机软硬件技术和艺术设计等学科的最新成果。目前，数字三维动态艺术设计主要应用于工业设计、建筑设计、电视特技、影视片头、商业广告、电子游戏、军用或民用的仿真和模拟等科研等领域,将来随着科学与艺术的不断结合和融合,将会在更多的领域实现数字三维静态和动态的图形与图像设计的拓展与结合。（见图）

5.2.3 数字四维艺术与设计

所谓“四维”是指除了构成普通立体的三个项度，即“长度”、“高度” 和“深度”之外还加入时间一维。在这里，我们所说的数字四维图形艺术设计是指以计算机的硬件和视频、音频设计软件为平台的、以数字动态影像和声音为介质、结合影视艺术创作规律设计形成的动态的、再现现实或虚拟现实的四维视听图像艺术的过程。

视频艺术（Video Art）最早出现于20世纪60年代。60年代早期，视频艺术首先出现在一部分艺术家的实践中,源于对他们对当时商业电视节目的逆反，但是当时并没有引起人们的注意。在中国，上个世纪九十年代，视频艺术是在与社会环境没有什么关联、甚至是脱节的情境中，由一部分个人的偏好，在偶然的情况下零星地生长起来的。视频艺术在中国发展的一开始就被作为一种艺术探索形式来接受和实践的。它没有经历西方视频艺术早期对录像这种媒介的政治激进主义的功能性运用，相反，他们一开始就将录像当作个人体验的一种新手段，并赋予它一种美学上的探索。九十年代末，随着IT产业的发展，个人电脑上的编辑设备价格逐渐降低导致视频艺术得到普及，使视频艺术得到了进一步的繁荣，更多的艺术家着手探索视频艺术，而且正在成为中国艺术中新的重要的潮流。

所谓数字四维艺术，是指以比较前卫的数字视频创作和艺术设计探索为代表的前卫视频艺术；这类作品的创作者，以数字视频摄录设备（如DV机等）作为“眼睛”、以计算机硬件和视、音频编辑软件作为“画笔” 和“画布”，将自己的艺术创意和构想通过拍摄和剪辑，合成为表现自己艺术观点的创作作品。由于视频艺术的时间延续性，所以通过它可以长时间地说许多“话”——表达构思与创意，给艺术创作留下了更大的创作空间。

5.2.4数字音频艺术

数字音频是数字艺术的重要的组成部分，它由数字音乐、数字音响和数字音效等组成。数字音频是一种利用数字化手段对声音进行录制、存放、编辑、压缩或播放的技术，它是随着数字信号处理技术、计算机技术、多媒体技术的发展而形成的一种全新的声音处理手段。

除了数字音频本身具备的表现力和感染力之外，数字音频与数字艺术的各种类型良好结合，可以极大地增进各类数字艺术的艺术表现力和感染力。不可以想象，一部电影、电视或者动画片作品，没有音频该怎么去欣赏？即使是数字两维静态设计，如果配以适当的音频也会增色不少。现在的数字艺术，几乎百分之百地运用数字音频，即使是模拟音频，也要转换成数字音频来使用。

1930年代，早在数字音频被商业传播及录音之前，脉冲编码调变在贝尔实验室就被研发出来并被应用于远程通信，1960年代，日本的NHK、Nippon Columbia ( a.k.a Denon ) 等公司率先应用于商业上。BBC也在1960年间尝试使用数字化系统。1970年代是数字音频蓬勃发展的年代，第一个数字录音产品于1971年首度公开。1970年代前期BBC发展出一套2声道的录音系统，并在广播中心与操作室间部属数字音频的传输系统。1976年在美国，Thomas Stockham利用Soundstream的录音器材在Santafe Opera录制了首支16-bit的PCM录音。1978年，Telarc更利用一套较为进步的Sounsstream系统录制了许多经典的录音。同时，3M公司和BBC合作研发一套多声道录音设备。第一张全数字录音的专辑是Ry Cooder在1979年发行的"Bop ' Til You Drop" 。1978年，英国唱片公司迪卡唱片公司研发了自己的双轨数字录音设备，迪卡于1979年在欧洲发行了第一支数字录音。

数字音频计算机数据的存储是以0、1的形式存取的，那么数字音频就是首先将音频文件转化，接着再将这些电平信号转化成二进制数据保存，播放的时候就把这些数据转换为模拟的电平信号再送到喇叭播出，数字声音和一般磁带、广播、电视中的声音就存储播放方式而言有着本质区别。相比模拟音频而言，它具有噪音低、音域定位准、动态范围大、保真度好，存储方便、存储成本低廉、存储和传输的过程中没有声音的失真、编辑和处理非常方便等特点。如果配合功放和音箱等设备，数字音频可以带来高保真立体声的享受。

数字音频的出现是基于能够有效的录音、制作、量产。现在音乐广泛的在网络及网络商店流传，都仰赖数字音频及其编码方式，音频以文件的方式流传而非实体，这样一来大幅节省了生产的成本。

5.2.5 数字游戏

数字艺术设计、计算机图形学的出现，为人与计算机之间的交流与互动开辟了新的天地,它的发展使得艺术渐渐与计算机结合在了一起，并与其它计算机技术一同在上世纪七十年代为人类带来了一个全新的娱乐方式——电脑游戏。

5.2.5.1电子游戏的定义

电子游戏是计算机程序的一种类型和表现形式。它是以计算机终端为平台，被可以提供存储器的硅芯片计算机电路系统所控制的人机交互性游戏

• 5.2.5.2电子游戏有两种基本形式

电子游戏有两种基本形式:视频游戏和计算机游戏。视频游戏是在电视机屏幕上玩的，由附带的游戏操纵器（游戏机）控制的。计算机游戏主要依靠软盘、光盘、U盘或硬盘，通过计算机在计算机显示器屏幕上玩的游戏。

• 一开始，视频游戏和计算机游戏就沿着相互平行的方向发展而没有造成面对面的冲突。

• 视频游戏机的硬件经历了8位、16位、32位和64位的发展，完成了向高分辨率图形和动画、全彩色、逼真的景象、景深、三维效果、高速运行和高保真音响的演变。视频游戏机包括：大型机（街机）、台式机（Xbox/Playstaiton/Wii）

手持游戏机(Gameboy/PSP/PDA/手机)等。

• 而个人计算机视频游戏与传统游戏系统相比，有以下优点：

• 其屏幕支持比电视更好的画面和声音；多媒体个人计算机除了游戏娱乐之外，还可用于各类办工、商业和教育领域；个人计算机通过编写对MS-DOS、Windows和Macintosh兼容的CD-ROM游戏，几乎可以占领整个游戏市场。

• 视频游戏似乎吸引了各年龄层的顾客。根据有关市场调研公司作的调查显示，虽然在有孩子的家庭里更有可能见到视频游戏系统，但仍有许多成年游戏者。调查显示，在美国，42%的家庭和70%的有12岁或更小孩子的家庭拥有视频游戏系统。在62%有视频游戏系统的家庭里有一个成年游戏者，并且其中27%的家庭里主要是成年人在玩游戏。

• 这些因素都使电脑游戏在这十年中完全改变了人的娱乐观念，电脑游戏已经逐渐成为大众娱乐不可缺少的一部分。其间，无数的电子公司纷纷投入到游戏开发领域。除了美国，日本等其它发达国家也凭借先进的科技在世界游戏开发领域占有了自己的一席之地。

• 多数心理学方面的研究，否认游戏令人沉迷或诱导暴力行为和脱离社会的观点,认为这只是一些典型的个别案例。相反，大多数的研究强调，视频游戏在对认知的发展和对儿童心理测试方面存在着潜在的作用和价值。

• 大多数研究证实，游戏对不同的人群具有教育和治疗的价值，包括青少年、运动员、未来的飞行员、居住在老房子里的老年人，接受化疗的癌症患者、中风患者、四肢瘫痪者和患有小儿麻痹症，脑损伤及患唐氏综合症的幼儿。游戏的应用领域十分庞大,从娱乐、体育、教育到科研和军事，几乎可以保罗所有的领域。

• 5.2.5.3 三维电子游戏的特点

• 90年代后期，随着计算机技术的发展,高速CPU和3D显示卡的出现，无缝平滑的地形和流畅的画面展现在了人们的面前。3D电脑游戏也正是在这个时候开始渐渐的风靡全球。在这段时期大量画质细腻逼真的3D游戏纷纷被开发出来。《古墓丽影》、《雷神之锤》、《帝国时代》、《星际争霸》、《生化危机》、《极品飞车》等游戏都分别成为了当时不同类型游戏的旗舰级产品。与早期的电脑游戏相比，3D游戏有着突出的优势：

• 首先，3D游戏采用了全三维的场景与角色的设定和制作。使玩家不管如何旋转视角都始终处于一个闭合的三维空间里；

• 第二，3D游戏采用了近乎真实的贴图技术，画面更加真实和华丽。使玩家在游戏时尽享身临其境之乐趣，这是其它非3D游戏所远远达不到的；

• 第三，由于使用全三维的场景设定和制作，使游戏在操作上互动性大大的加强。玩家完全摆脱了早期游戏那种在固定的画面上进行操作的模式。在实时更新的画面上游戏比不停的切换画面来娱乐更有吸引力；

• 第四，制作精细的片头动画和过场电影加强了游戏的艺术性。玩家在游戏的同时还可以体验到象在电影院里看故事片一样的乐趣。

• 随着计算机硬件技术和3D软件技术的不断发展，3D电脑游戏最终将取代其它类游戏成为主流，让电脑游戏给大众带来更加完美的娱乐享受。近来，还出现了一些3D环境与真人明星动作表演相结合的真人游戏，以及电影与游戏相结合的游戏模式。随着计算机网络迅速普及。电脑游戏同网络结合导致近几年网络游戏大行其道。

• 5.2.5.4 电子游戏的发展趋势

• 就电脑游戏的发展历史与现状来看，电脑游戏在继续保持着其娱乐方面的属性的同时，已经渐渐成为了一种文化和艺术。游戏产业的发展也在推动着其它文化领域和产业的进步。例如电影、电视的艺术创作都在游戏产品中获得了有益的启发。其中游戏《MAX PAYNE》中的“子弹时间”的效果在电影《骇客帝国》的视觉效果处理上得到应用。从2001年开始，游戏《古墓丽影》被电影艺术家以相同的名字搬上了银幕，游戏《荣誉勋章》的部分剧情和人物对话与电影《拯救大兵瑞恩》几乎相同……

• 电影故事也被开发成了游戏而出现在了玩家的电脑屏幕上。电影《星河站队》可以说完全是游戏《星际争霸》的真人演绎版，游戏电影化和电影游戏化的现象已经非常明显。像陈凯歌这样的电影导演，也应邀担任了网络游戏《传奇》的艺术指导。

在过去的十年间，视频游戏已经成为了尖端科技。视频游戏已经超越了电影故事片，作为一个三维电脑动画片的新类型开始出现。因为实时环境渲染需要巨大的计算能力，所以游戏机成为了运行最快装备最好的个人电脑。如果我们能推测出在视频游戏中计算能力与人工智能发展的发展潜力，然后将这些技术与电影业进行结合，我们就可以设想出一个全新形式的虚拟环境。尽管已经在沉浸式系统中创建了很多虚拟环境，但是通过未来技术将使这些环境更加真实，也会使艺术家和参与者都产生更大的兴趣。例如，把视频游戏技术和具有电影质量的三维动画合并，人们按住“开始”键就可以看到从第一视角或者在这个背景中任何一个角色在不同视角的影像。另外，由于这些角色都是人工智能编写，所以观看者也可以通过移动背景来创建他们自己的电影。这种互动联盟和人工智能技术将在创造和体验媒体方面扩展我们的选择。

• 电脑游戏被网络化以后，网络游戏对战也成为了一项新的体育运动项目——电子竞技,而被大众特别是青少年所喜爱。现在甚至已经出现了以竞技网络游戏为职业的职业玩家。如果是在几年前，谁也不会想到玩电脑游戏也会成为一种职业。进年来，在游戏发烧友们中间出现了一种新的聚会交流活动，人们称之为Cosplay（游戏模仿真人秀）。在聚会中，大家身着游戏中各种角色的衣服、头饰甚至动作也尽力模仿，以体验游戏文化在游戏之外给大家带来的乐趣。

游戏作为一种文化传播的载体，可以把本民族的优秀文化与世界各地的人民分享。

目前，电脑游戏产业成为文化创意产业的重要组成部分，其前景将是无限光明的。电子游戏最重要的方面当属它的视觉艺术性，作为艺术工作者、艺术教育工作者，应该充分发挥艺术才智和创意思维，通过游戏设计与设计教育，为人们创造更完美的视觉艺术和娱乐享受。但是随着产业发展壮大，人才需求越来越急迫，对人才的素质要求也越来越高。游戏产业面临着人才的饥荒。如果无法保证满足人才需求的话产业的发展速度必然受到影响。

5.2.6 虚拟现实

虚拟现实（VR-Virtual Reality），也称灵境、临境、幻真，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它是由计算机生成的，通过视、听、触觉等作用于使用者，使之产生身临其境的交互式视影的仿真。它综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术和图形图像艺术设计等多门科学和艺术，对计算机科学和多媒体技术的发展具有重要的作用。虚拟现实是当代高科技的产物，目前已在艺术、军事、医疗、生产等领域崭露头角。它以动态环境建模、实时三维图形生成、立体显示和传感、系统集成为关键，汇集了三维视觉、三维音响、人工智能、测控通信的成果，牵涉到生理学、心理学、认知科学等理论。

虚拟现实是需要借助数字艺术设计出一个可视化的环境，目的是创建一个可以“身临其境”的感觉和一个可以与虚拟世界进行交互的视觉效果。一个成功的虚拟现实演示或作品可使观众、听众或游戏操作者产生一种脱离所处的现实世界、沉浸在另一种虚幻的环境中的感觉。需要说明的一点是，这种身临其境的感觉必须是由感觉器官独自产生的，而不是由心理的想象力产生的。而且，虚拟现实的真正精华在于可以创造令人信服的感官输入和一个逼真的感觉，这个逼真的感觉是指操作者自身的动作和行为可以以一种现实的、令人信服的方式影响虚拟世界。简单地说，我们必须能与这个虚拟世界交互作用。那么，这种交互的一个重要的前提就是必须首先让人能够通过视觉产生一种“身临其境”的感觉，因为人类大约有90%左右的信息是通过视觉获得的，而建立这种视觉的“身临其境”的感觉就只有依靠数字艺术设计来实现，否则实现不了“真实的身临其境”。因此，“身临其境的虚拟现实性”就是数字艺术的特点之一。

虚拟现实就其起源和技术来说毕竟是科学家功劳,但是虚拟现实的视觉效果的实现却是科学与艺术的结合，而非科学家的得意之作。尽管如此，虚拟现实和艺术堪称殊途同归，它们的贡献是共同创造了一种具有高度身临其境感、沉浸感、想象性和交互性的中介世界。对艺术来说，虚拟现实不仅推动着传统艺术观的变革，而且有可能在21新世纪内根本改变艺术和艺术设计的视觉效果、形式、形态和业态。

将三维动画、交互控制程序技术和互动装置（头盔显示器、三维眼镜、Cave、数据手套、动作捕捉仪）相结合，通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感知功能来体验，在虚拟的空间或虚拟的环境中，根据人的意识进行适当的参与或改变，再与一些硬件操作相结合，完全可以设计和模拟出“逼真的”视觉环境效果。

• 在计算机仿真环境设计中，对一些高科技的、价值高昂的、使用及维护复杂和成本高的一些领域，利用虚拟现实、计算机仿真和工业模拟可以达到真实使用环境近似的效果。这种表现形式现在被广泛的运用到科学研究、工程设计、数据可视化、飞行模拟、驾驶模拟、教育培训与科学普及、军事训练、电子商务、娱乐游戏等等领域中。并且，由于它的广泛使用和不断的被开发，人们已经给它赋予了特有的从技术角度的称谓，虚拟现实和视景仿真。

6、数字艺术与设计的特点

数字艺术设计作为一门新兴的艺术设计专业，已经从原来只能依附于某个艺术专业逐渐地发展成为一个21世纪的、独立的艺术设计专业。说其成为独立的艺术设计专业是因为它具有独立的、不同于传统图形艺术设计专业的许多特点，数字艺术与传统艺术设计相比较具有以下特点:

6.1解放双手开发大脑

以往，利用传统的绘制手段进行图形设计时，常常受多种矛盾的制约而无法发展。首先，用传统的造型艺术进行设计时，很多情况下是受到“手”的制约。我们这里所说的”手”，包括人的手本身的艺术的和技术的表现能力——也就是大脑指挥手大脑和受协调地进行艺术创作的能力，以及与手的表现力相关的、实现艺术创意制作过程的各种表现工具。也就是，当艺术设计者有一个很好的构思或创意时，由于上述的这种“手”的表现能力和表现水平的高下不同，而制约着最终完成的艺术作品的画面效果和设计水平。同样一个好的想法和创意，技法高超、表现能力强的人——“手”的表现能力强的人，可以将其做得尽善尽美，反之则不尽人意。

其次，受到“手”制约的另一个因素就是表现速度。通常情况下，一个好的构思就意谓着在表现方法上有一定的难度，有难度的表现方法同时意谓着需要较长的表现和绘制时间，而这些又制约着作品成型的周期。此外，有时同时产生多个较好的创意，最好的办法是将其都描绘出来，进行视觉比较，择优选用。但是，有时由于考虑到“手”制约——表现速度、表现难度，则望而却步了。致使许多如果能够表现出来的、原本较好的艺术创意和作品，由于“手”的制约而无法产生，这无疑是由于“手”的制约所带来的巨大遗憾，而这种遗憾在艺术史上不胜枚举。

随着社会的发展和生活节奏的加快，传统的造型艺术表现手段和“慢工出细活”的表现速度，已无法适应时代的需求。而上述这些因素，在很大程度上影响和制约了视觉艺术的表现形式和表现效果的创新和发展。

神经生理和心理学家曾经指出，到目前为止，人类大脑的智力仅仅开发了不足10%，造成这些情况的原因当然是多种多样的，但是也不乏我们在上面提到的“手”的种种制约和限制。而运用电子计算机进行图形艺术设计，可以使我们的双手从繁重的、重复性的手工绘制中解放出来，由电脑和数字艺术设计软件取而代之,而且大大地提高了艺术设计的速度、精度、艺术效果与艺术水平。而我们可以集中精力于大脑的艺术想像能力和再创造能力的深度开发，创作出更多、更加新颖奇妙的视觉艺术表现形式来。

6.2 使不可见世界视觉化

使不可见世界视觉化可以分为两个方面,一类是指传统绘画领域,另一类是指现代计算机图形艺术设计领域。历史地看，这种视觉化并不是一件新事物，因为绘画也可以将科学视觉化。但是，借助于计算机图形艺术设计，我们可以快速、准确、高效地将科学世界变成普通人可视的图象。迄今为止，只有数字艺术能够准确，迅速和高效地做到，手工绘画是无法与之相比美的。用这种方法视觉化了的科学现象，使科学家们可以更为直接地研究此类科学现象，进而发现理论上不够完全的地方，同时迫使科学与艺术的距离拉近了，也使以往被外行敬而远之的高深科技领域增加了新的魅力。

将不可见的事物视觉化，原本是绘画的基本功能之一，我们运用绘画既可以展示远古人类的生存方式，也可以描绘未来世界的光怪陆离，既可以描绘可见世界万千变幻，也可以表现不可见世界的种种现象，这似乎并非数字艺术设计的专利。在照相技术诞生之后，绘画的这种再现现实的能力被摄影术取代。然而，在数字艺术设计诞生之后，这种虚拟现实、过去和未来的能力，被数字艺术设计所取代，而且数字艺术设计实现这些艺术效果和速度是传统绘画所无法比拟的。

我们这里要说的是，数字艺术设计不仅具备绘画的上述功能，同时，它还可以通过数学计算，逻辑推理，使不可见的科学世界视觉化，借助于数字艺术设计使科学视觉化（Scientific Visualization，简称SiVi，SiVi），可以使以前除了数字公式之外，人类视觉难以捕捉到的物理、化学、医学和生理学等科学，通过数字艺术设计使之视觉化。例如：可以使新的数学理论模型，物理现象、化学反应、生物学微观现象、分子模型构造、地震数据处理、大气科学等无法直观的科学现象视觉化。

6.3 身临其境的真实性

数字三维动态艺术设计在制作过程中也与传统动画有很大的不同。传统动画的每一帧画面都是人工绘制的，效率低，准确性差，而且发生错误不易修改。由于色数有限，着色受到化学颜料的限制，由于手工绘制受技术水平的限制，很难制作出复杂的、真实性的角色和场景。场景中的光线变化单调，镜头的运动也比较简单。一些常用的特殊效果，如下雨、火焰、爆炸等制作起来也很困难。

数字三维动态图形艺术设计完全能够克服传统动画的这些局限。目前，一些主流计算机三维动态图形艺术设计软件在建模技术上已相当成熟。在材质的设定上能够达到16万种颜色，而且通过贴图技术可以使模型表现出更加丰富多彩的、真实的材质和肌理效果。

数字三维艺术设计中的形象，在其被渲染并以静帧画面生成之前都是真三维的，我们可以运用鼠标对其进行360度的旋转和观看，而且每一个角度都是“真实”三维的。由于数字三维动态艺术设计的真三维性，因此它与传统手绘动画相比最显著的特点就是立体与空间感的“真实性”，强调光对形体塑造的作用，进而给人一种前所未有的视觉真实感，最大限度地“欺骗”观众的眼睛，使观众通过视觉进入这种虚拟的世界中，并为其中虚构的情节和角色着迷，这也是数字三维动态艺术设计的真正魅力和所以受到广泛关注和欢迎的原因之一。

借助数字艺术设计创制出一个可视化的、“真实的”环境，才可以体验“身临其境”的感觉和一个可以与虚拟世界进行交互的视觉效果。一个成功的虚拟现实演示或作品可使观众、听众或游戏操作者产生一种脱离所处的现实世界、沉浸在另一种虚幻的环境中的感觉，这也是数字艺术设计之所以受到广泛关注和欢迎的另外一个原因。

6.4 多种媒体集合互动

以计算机为平台的数字艺术设计可以实现多种媒体整合的综合互动设计，将多种媒体信息进行同步组合，形成一个完整的多媒体信息，通过听觉、视觉和感觉同时启动大脑的思维，以最适合人类的习惯的方式为人们所接受。多媒体技术的产生首先是人们有了把多种媒体做统一处理的需求，并要求有交互控制的能力。其次，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，使各种媒体可以数字化，并在计算机内进行高速采集、存储、处理和加工，随着存储技术的发展，使多媒体信息的传播有了合适的载体, 引发出不同于传统意义的新范畴，于是多媒体技术交流互动则变成了现实。将产生一系列新的技术、产品、作品和应用，以及相关的新产业、新市场、新艺术设计和新的就业渠道。

6.5交互性与虚拟现实性

数字三维动态艺术设计可以利用定位器（鼠标、操纵杆）对于计算机屏幕、数字目镜、数据手套以及数字头盔中的虚拟景物进行时实地、真三维地动态交互，就像在现实空间中摆弄一个物体一样。正是由于这些交互性与虚拟现实性，使得数字艺术设计的使用空间远远大于传统的艺术设计和动画艺术的范围和领域,增加了设计者和使用者的参与感和身临其境感。而这些特点已经在许多领域开始应用，例如：人们最熟悉的游戏娱乐领域，由于有了以计算机为平台的交互性与虚拟现实性，使得游戏与娱乐的身临其境感倍增，这也就是现在以计算机为平台的游戏娱乐业如此繁荣和受人喜爱的一个重要的原因。当然，计算机三维图形艺术设计的交互性与虚拟现实性的应用领域并不仅仅限于游戏和娱乐业领域，随着计算机硬件技术和软件技术的发展，交互性与虚拟现实性可以在科学研究、科学实验、科学普及等更多的领域得以应用。

6.6简化绘图设备、提高表现速度和表现力

以往进行图形和图像艺术设计时，我们需要纸、笔、色、尺、图板、喷笔、气泵等各种绘图工具，而利用这些工具的绘图精度和速度依然是较慢的和不尽人意的。利用计算机图形艺术设计硬件和软件，我们可以省去这一切工具，而表现的精度和表现速度却大大地提高了，而且是手工制作所无法企及的。尽管在一些特殊的手绘视觉艺术效果和表现力方面，计算机图形艺术设计在有些地方还不如手绘随意和自如，但是在许多领域和特殊效果方面，计算机的表现能力是手绘很难企及的。

计算机图形艺术设计系统，赋予图形艺术设计许多十分便捷的操作方法和人机对话程序，提供了多种图形设计手段、字体和数十万种色彩，以及许多图形设计工具。方便了设计者，使其可以随意编辑、放大、缩小、移位、剪切、裱贴、拼接、变色和设计出许多特技效果，可随时设计、随时显示并随时修改。而且操作相对简便，易懂易学，一般的平面图形设计软件可以在很短的时间内就能学会用其进行图形艺术设计并获得相应的经济收益。

当然，使用计算机进行图形艺术设计的成本看似增加了，但是从长远的角度来看，购置计算机图形艺术设计硬件设备和软件程序的一次性投资，与由于使用计算机进行图形艺术设计所带来成倍增长的艺术效果和效益相比较来看，手工绘制实在无法与之相比较，何况我们这一次性的投资在以后的设计实践过程中还可以逐步回收的。

6．7 增强效果，降低成本

随着数字艺术应用领域的拓展，数字艺术在影视的前期和后期中发挥着重大的作用，这些年来成功的美国电影大片无一不借助于数字艺术和技术，近期的《阿凡达》、《盗梦空间》电影票房的成功，很大程度上取决于数字艺术和数字技术在电影前期和后期的紧密结合与应用。

在电影的前期阶段，动作捕捉技术、蓝屏扣像技术以及三维模型制作、材质、渲染、光照、粒子系统和动力学插件等工具，使得影视片的特效的制作更加方便和逼真。及三维模型环境中的模拟摄像机的运动等数字艺术与技术的手段都在大片中大量地使用；在电影后期制作中的非线性剪辑、轨迹跟踪合成以及影视特效制作的数字艺术和数字技术的逐渐成熟和大量应用，在很大程度上替代了传统影视动画中的道具、模型、焰火和特技，不仅提高了效率、缩短了制作周期，在增加了数字艺术的表现力、影视视觉效果和视觉冲击力的同时，还节约了支出并且降低了经济成本。设想在真实环境中进行真实拍摄，要有多少工作人员、多少设备、运输工具的参与，同时还有这些人员的住宿、餐饮费用。另外，还降低了演员的受伤和必要与不必要的生命风险，因为生命是无法用金钱来计算的。而许多情况下，即使加上这些经济成本和冒险，其中的许多视觉效果、机位、拍摄角度和摄像机的运动，在真实的拍摄情况下也无法实现。可以说，如果没有数字艺术和数字技术的参与，就没有当今好莱坞大片的惊心动魄和巨额票房价值。

6.8 存储和展示便捷、设计水平表现稳定

数字艺术设计的存储和提取十分方便，图形随做随存，随用随取，它不仅可以以屏幕的方式展现，也可以连上外接输出设备用激光打印机、彩色喷墨打印机，以黑白或彩色形式打印出来，或拍成幻灯片，以数字艺术静画、动画或者和影视特技效果的形式，复制成纸介质媒体、电影片或电视片，以多种媒体艺术效果的形式发布，做到一次创意多次发布，提高了效率，节约了时间和空间，

另外,计算机图形艺术设计的一个很重要的特点就是设计的表现水平稳定。手工绘制与设计的一个较大的问题除了艺术设计修养水平的高低之外，还存在于设计者的技术水准有高下之别。例如：同一个设计构思，同一个画面构图，最后结果的好坏很大程度取决于设计者“手”的表现能力的差异和稳定程度。技术水平高的设计者，其作品效果就好反之就差。另外，同一个设计者的情绪状态对于最终设计效果也产生重大影响。在其情绪状态好的时候，其技术水平发挥的就好，作品的效果就比情绪差的时候好，反之就差。而计算机图形艺术设计就不存在这个问题，任何人在使用同一程序或软件功能时，都不会受情绪状态的影响而产生差异。

7. 数字艺术的发展趋势

7.1 数字艺术从“工具”走向“主体”

最初,数字艺术还只是作为一种辅助艺术设计的技术和手段出现，因此被许多人认为只是一种工具。“工具”一词是“泛指从事劳动、生产所使用的器具”和“用以达到某种目的的手段”（《辞海》）。例如：语言是交流思想的工具。从这个意义上来讲，除了人类的大脑，其余——包括人的其他器官都是服务于大脑的工具。或者我们也可以说，人类的大脑也是工具——是信息加工和反馈的工具。电子计算机是迄今为止人类最伟大的发明，它是人类大脑智能的扩大和延伸，它使人类更聪明，更富于智慧，它是最高级的智能工具，因此电子计算机也被人们称为电脑。在这里，大脑和电脑划了等号。当然，就目前来看，虽然在某些方面，电脑已经超过了大脑，例如在计算领域；但是，在许多领域电脑远不及人类的大脑。如果我们不把大脑看成为工具，而把它当作主体，那么其余的一切就都是工具了，至少手也是工具，用手画画也是大脑这个主体指挥手这个工具在为大脑的创意绘制。如果从这个推论来讲，数字艺术是工具也无可非议。

现在，随着计算机图形艺术设计硬件和软件水平的提高，如今，在艺术设计领域中，几乎没有人再用手工进行设计了，都改用计算机进行设计了。现在，数字艺术已经不仅是一种辅助艺术设计的工具，在某种情况下，它已经成为一种“独立”完成艺术设计的主体。例如：我们绘制一幅三维室内设计效果图，当我们运用三维计算机图形设计软件建模完成后，并且为室内设计的各个部分设定材料之后，开始运用计算机和软件对于这个设计进行最终效果的渲染，这一段的时间大概要几个小时。而在这段时间内，人们可以离开计算机去做起它的事情，等待计算机完成的最终设计效果。几小时后，计算机完成渲染，一幅美丽的室内设计效果图出现在你眼前，那么与传统的室内效果图绘制不同，在传统的室内效果图绘制时，在这几个小时里，人的大脑指挥着您的双手必须自己亲自在那里一笔一笔地往图纸上绘制设计效果，而不能停笔，否则就无法完成设计。那么，在这几个小时之中，计算机图形艺术设计到底算做工具呢？还是主体呢？回答应该是肯定的，是主体。

在这里之所以要争论主体还是工具,主要是因为许多人由于对数字艺术和设计缺乏了解,只要一提起数字术和设计就将其贬低为不过就是一个工具，甚至不值得进入大学的教学计划。其实，这里是一部分跟不上时代技术进步的人抱残守缺，和畏惧新技术对于艺术影响的恐惧症结。

7.2 数字艺术从“辅助”走向“独立”

开始数字艺术还只是作为一种辅助艺术设计的技术和手段出现，在这个阶段，许多人将运用计算机进行艺术设计称之为“换笔”。这时的计算机图形艺术设计只是一个基础课，随着数字艺术的不断发展和提高，他在艺术设计领域中的应用程度和范围愈来愈大。同时已经波及几乎所有的、以计算机为平台的可视的学科应用领域之中。在这些形式的作品中，曾经是辅助传统艺术设计（装潢艺术设计、环境艺术设计、服装设计、工业设计）的计算机和数字艺术，成为独立于传统艺术设计之外的独立专业——教育部2010年批准了中国的首个数字艺术专业，而早在2006年教育部就已经开始数字媒体艺术专业的设置了。在这里曾经是被计算机图形艺术设计所辅助的传统艺术设计专业——装潢艺术设计、环境艺术设计、服装设计、工业设计的部分课程的内容，现在却变成了这一新兴的数字艺术和设计专业的基础课。

7.3 数字艺术从“独立”走向“综合”

在数字艺术设计专业中，其最终结果——作品或者产品、商品，不仅仅是单一的平面设计、工业设计或者环境设计还是服装设计，而是它们的综合。大家知道，在美国著名的阿波罗登月计划和实践之中，没有一项技术是专门为这个计划发明的，它只是综合利用了当时已经发明的科学技术，结果产生了人类划时代的科学实践。数字艺术与设计专业亦如此，综合出新，它本身就是科学与艺术的综合、是艺术设计与计算机图形学的综合，进而形成一门新的边缘学科——数字艺术与设计。众所周知，科学研究分为基础科学研究和应用科学研究。而计算机图形艺术设计专业可以横跨基础研究和应用研究,作为基础研究可以是科学的极佳助手,作为应用研究,它目前已经广泛应用于诸如：科学、工业、军事、国防、教育、文化、娱乐和商业等几乎所有的领域。

今天，对于从事视觉艺术设计的人们来说，是从未有过的创造新的视觉形象的困难时代，摄影术、摄像术、电子计算机、人造卫星、远程通讯、INT网等技术的发展对于社会和艺术创造产生了重大的推动作用。社会的发展、审美的进步，导致人类求新、求异的视觉口味变得越来越高，变化的也越来越快，这一切使得视觉艺术工作者和设计师的想象力、创造力，特别是表现能力，都处于一种危机状态。以往一种新的视觉艺术形式可以持续几十年、甚至上百年，如今某种艺术形式刚刚出现很快就会过时,视觉艺术和艺术设计也不例外。

21世纪被称为信息时代、数码时代或者E时代，但是无论是上述哪一种时代，21世纪的重要的时代特征之一是，这个时代是建立在以电子计算机为平台的基础之上的。现在我们无法想象如果没有互联网，电脑，移动电话或电子邮件等一些有助于塑造我们日常生活的计算机技术的世界是什么样子。视觉艺术和艺术设计亦如此，在不远的将来，以计算机为平台的数字艺术将成为21世纪视觉艺术的主流。

目前看来数字艺术较多地表现在视觉艺术领域，但是我们正处在一个过渡时期：从科学与艺术相结合的边缘学科的角度来看，从文化到艺术、从科学到教育、从医学到科研、从工程到军事等等，数字艺术的应用领域十分宽广，综合出新，数字艺术走艺术与科学结合之路，前途无限。

在21世纪的今天，随着电子计算机技术的发展，随着人工智能和虚拟现实技术的发展，随着网络技术的发展，数字艺术作为文化、艺术、科学和娱乐的集合体，其前景将是无限光明的。 21世纪中国数字艺术及数字内容产业的发展是一个充满机遇和挑战的征程，数字艺术将成为21世纪中国新的文化产业的增长点，数字艺术将是21世纪的艺术与艺术设计的主流。

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