分形艺术在设计中的应用

分形艺术在设计中的应用
摘要：分形艺术是科学与艺术完美组合的典范，是人类美学理想的承传，具有强大的视觉形式美的力量。

它在艺术设计中，如服装设计、标志设计以及虚拟现实设计中具有重大的应用价值，其前景不可估量。

关键词：分形艺术；艺术设计；应用；
Abstract: fractal art is the perfect combination of science and art, is the apotheosis of human aesthetic ideal, has been a strong visual form's strength. It in art design, such as apparel design, logo design and virtual reality design has important application value, its prospect is immense. Keywords: fractal art; Art design; Application
引言：
当今的艺术是多元化的艺术——内容的多元化、形式的多元化、材质的多元化、手段的多元化、媒体的多元化。

分形设计作为一种不同于传统欧式几何构成设计，为我们的视觉艺术输送了新鲜血液。

尽管它由数学方法和计算机程序获得，却具备了符合传统而又超越传统的新艺术，不论从科学还是艺术的角度均给人以震撼。

它变幻莫测，五彩斑斓，为设计师提供了丰富的灵感；它风格多样、生成快速，可以应用在服装、纺织品、标志、广告、包装、装饰品等众多艺术设计中；它精度高、对参数敏感，从创意、功能或工艺等方面为某些设计带来了新的突破。

分形艺术的定义及象征意义：
分形艺术的英文表述：fractal art. 不规则几何元素Fractal，是由IBM研究室的数学家曼德布洛特（Benoit.Mandelbrot，1924-？）提出。

其维度并非整数的几何图形，而是在越来越细微的尺度上不断自我重复，是一项研究不规则性的科学。

分形诞生在以多种概念和方法相互冲击和融合为特征的当代。

分形混沌之旋风，横扫数学、理化、生物、大气、海洋以至社会学科，在音乐、美术间也产生了一定的影响，分形所呈现的无穷玄机和美感引发人们去探索。

即使您不懂得其中深奥的数学哲理，也会为之感动。

分形使人们觉悟到科学与艺术的融合，数学与艺术审美上的统一，使昨日枯燥的数学不再仅仅是抽象的哲理，而是具体的感受；不再仅仅是揭示一类存在，而是一种艺术创作，分形搭起了科学与艺术的桥梁。

分形设计所涉及的领域非常广泛，衣、食、住、行无所不在。

从应用的角度，可将其分为服饰图案、纺织品图案、广告图案、建筑图案、装潢图案等。

大师艾舍尔的版画名作《鱼与鳞》即是分形思想较早的艺术应用之一，鱼生鳞，鳞又生鱼，无穷无尽。

分形艺术是一种全新的艺术风格，向人们诉说着，分形艺术与传统艺术一样具有美的意义。

分形艺术游走在科学与艺术之间，是科学与艺术的桥梁，是科学与艺术完美组合的典范。

如今，分形艺术的魅力逐渐受到艺术界的关注，艺术界也致力于分形艺术在艺术设计中的应用研究。

如今，分形艺术正彰显着自己的艺术魅力，其应用也越来越广泛，值得关注和研究。

“分形艺术”与普通“电脑绘画”不同。

普通的“电脑绘画”概念是用电脑为工具从事美术创作，创作者要有很深的美术功底。

而“分形艺术”是纯数学产物，创作者要有很深的数学功底，此外还要有熟练的编程技能。

随着研究的广泛深入，分形艺术的外延已经不只局限于复数迭代产生的图象了，现代分形艺术的外延等同于超级矢量。

它是传统矢量绘画的扩展，
放大图片的时候能在不丢失细节的前提下显现更多的细节层次。

设计的概念及对设计的理解：
设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。

人类通过劳动改造世界，创造文明，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的创造活动是造物。

设计便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为设计。

随着现代科技的发展、知识社会的到来、创新形态的嬗变，设计也正由专业设计师的工作向更广泛的用户参与演变，以用户为中心的、用户参与的创新设计日益受到关注，以用户体验为核心的设计的创新2.0模式正在逐步形成。

设计不仅仅通过视觉的形式传达出来，还会通过听觉、嗅觉、触觉传达出来营造一
在西方，大型的设计系统，往往以Architecture建筑来称呼。

这边指的建筑并非具体的建筑学、而是一种抽象的形容。

一、分形艺术的内涵与美学意义
美籍法国数学家Mandelbrot于1975年创立了“分形”。

1982年，Mandelbrot把“分形”定义为组成部分以某种方式与整体相似的形体。

“分形”具有一些典型的性质，比如，分形具有精细的、不规则的结构，分形还通常具有某种自相似的形式。

分形艺术主要涉及到分形音乐和分形美术两个方面。

我们通常所说的分形艺术实际是指分形图形艺术，它是指根据非线性科学原理，利用计算机数值计算，采用相应的数学方法对放大区域图形进行着色处理，进而生成具有科学内涵和艺术魅力的图形或动画，并以适宜的方式呈现给观众的一门艺术。

关于分形艺术的艺术价值，艺术界有所质疑，认为计算机产生的图形怎能称为“艺术”呢？然而在科学界，人们却很自然地把分形艺术产生的图形称之为“艺术”，并且追求精美的分形艺术已是诸多艺术家们追求的境地。

风格多样的分形图案
分形在几何上是破碎、不规则、自相似的，它是形状，更是一种方法，起初被用来模拟上述不规则的自然风光，可以获得逼真的效果或神奇的景象，貌似植物的藤与叶子，又非自然界真实存在。

随着计算机技术的发展，它被更多地应用在图案设计中。

利用分形获得的图案具有传统的审美标准，如对称、均衡、节奏、统一等，还具有超越这些标准的新艺术，花之海洋。

它的对称是画面局部与更大范围的整体相似的复杂对称，它的均衡是在画面各部分的变化中寻求相互制约的动态均衡，它的节奏是无止境地重复自相似元素而产生的规律节奏，它的统一是形状变化、色彩过度充满了流动感的自然统一。

分形图案精致细腻（因其细节的无限自相似性）且艺术风格多样，画面中充满了交叉、层叠、重复、缠绕，充满了丰富
的变幻和绚烂的色彩。

它时而清新飘逸，时而梦幻神秘，时而热情奔放，时而秩序井然，时而潇洒随意，带给我们无限的美感与惊奇，零散的小三角。

传统图案的创作主要靠纸、笔，通过手绘完成,对非技艺娴熟的画家而言十分困难。

现在有电脑的帮助，可以方便地创作、修改和保存图案，但即使用Photoshop、Illustrator 等软件来实现具有较高抽象性的复杂图案仍然耗时耗力。

而貌似复杂的分形图案，一旦掌握其原理，生成简单快捷，效果自然生动。

分形图案可由计算机程序实现，主要有以下几种算法。

分形递归算法，首先由基本图形经过一次迭代生成若干与其相似的新图形，并组成新的子图形，子图形再生成新的子图形，经过若干步迭代得到最终的图案，”经过多次迭代产生Hilbert-Peano曲线。

基本图形不局限于线，可以是面。

迭代函数系统IFS算法将待生成的图像看成由许多经过仿射变换与整体相似的小图形拼贴而成。

仿射变换可放大、缩小或旋转，但是不变形。

逃逸时间算法基于迭代的思想，但与迭代算法有所不同。

迭代算法是基于形状的迭代，逃逸时间算法是基于点的迭代。

对显示的每个点迭代若干步后，判断其到原点的距离是否大于某个特定的值（即是否逃逸）。

对经过不同迭代次数后逃逸的点使用不同的颜色对其着色，以得到色彩绚丽的图形。

分形艺术是人类美学理想的承传，具有强大的视觉形式美的力量。

分形艺术具有对称与均衡、节奏与韵律、渐变与特异、对比与和谐的形式美，其自相似性、缠绕性和嵌套性数学特性，感染着我们。

制作分形艺术图案的软件有很多，如KPTS、Ultral FraCtal、Xenodream、fract extrem 以及fractal designer等，各个分形图案制作软件已经广泛应用到各行各业。

二、分形艺术在设计中的应用
1、分形艺术在服装设计中的应用
分形艺术在服装设计中的应用，主要表现在自然主题图案与抽象主题服饰图案设计中。

自然主题是主要包括花卉、树木以及动物图案。

利用分形艺术创作花卉图案，可以得到逼真、精致并且美艳的图案。

目前利用分形艺术可以获得多样化的植物枝叶的图形。

并且，利用分形艺术还可以模拟各种动物的肌肤纹理，使得动物图形变得逼真。

不过利用分形艺术创作自然主题类的图案时，要注意图案设计要具有层次性，色彩运用要注意协调统一。

创作抽象主题的图案是分形艺术的一大特色。

现代图案更乐于追求抽象形态，追求纯粹的美感形式，引起大众主动感知。

不过在抽象主题服饰图案设计中，要注意图案与服饰精神的关系，要注意图案与图案间和图案内部的空间布局。

分形图案在服装设计中的应用突出，特别在自然主题与抽象主题服饰图案设计中。

自然主题是大自然里各种具有丰富造型和肌理的对象，主要包括花卉图案，树木枝叶及动物图案。

用分形创作花卉图案，可以模拟自然，获得精致、美艳的效果，也可以高于自然，展现柔美、浪漫的朦胧意境。

树木枝叶图案或单独表现，或与鸟、人物相结合。

目前，通过分形可以获得多种植物枝叶和类植物图形。

而动物服饰图案的创作，可以模拟蝴蝶等的形象，也可以模拟老虎、豹子等的毛皮纹理。

在利用分形进行该类图案创作时，需注意以下问题：花卉图案设计要有主次、层次、虚实、疏密之分，散点碎花比大朵单花更加含蓄，实色花需注意色彩统一与大小穿插，尽量避免抽象花朵与规则花朵的同时出现；树木枝叶图案设计，需考虑植物的走势、方向，枝干粗细与树叶大小关系及意境的营造；动物模拟则需要进行适当提炼、删减，从细节入手，达到动与静的平衡。

抽象主题图案设计是以各种几何形为基础进行创造性的组合发挥，得到不受自然形态束缚的图案。

现代图案更善于运用抽象形态，追求纯粹的美感形式，引导大众的主动感知。

由于抽象主题风格多样，如蒙特里安的冷抽象，康定斯基的热抽象等，设计时往往针对某一特定的服装而进行，须把握好图案与服饰精神的关系，如晚装的优雅、端庄，职业装的素净、
理性，休闲装的浪漫、潇洒等。

同时，还需注意点、线、面的形态、大小、位置、节奏等以及多种色彩在画面上的分布统一。

分形艺术与服装设计的关系：
分型设计为我们提供了丰富的创作内容，一些独特的艺术处理，能奇妙地改变图像的效果，成为服装创作中不可缺少的表现手段，特别是在进行面料设计时，可以根据不同的材料相互衬托，互相对比，利用图像花纹，还可生成相对逼真的效果，使服装造型与图像花纹巧妙结合，产生丰富的变化，对画面能起到特殊的烘托效果，使很复杂的服装面料瞬间可以实现。

分型设计的运用，使款式搭配效果变得轻而易举。

可通过很深的数学功底，此外还要有熟练的编程技能使夸张变形的时装人物产生艺术效果。

2、分形艺术在标志设计中的应用
标志是一种由特殊文字或图像组成的大众传播符号，用以向大众传达特定的含义与信息。

现代社会要求标志设计要新颖、独特、彰显个性。

利用分形艺术可以创作具有强大的视觉冲击力和变化多姿的艺术性的商标和标识；利用分形艺术的自相似的精细结构特性可以提高商标的假冒难度；可以在原始参数不公开的情况下，无需另加附成本即可起到防伪作用，可以制作立体的标识图形，其动态的效果比普遍图形更加复杂缤纷。

不过，利用分形艺术制作标志时，要注意其形式不应过于复杂，造型要与产品特性和包装等相协调。

一个出色完美的商标，除了要有优美鲜明的图案，还要有与众不同的响亮动听的牌名。

牌名不仅影响今后商品在市场上流通和传播，还决定商标的整个设计过程和效果。

如果商标有一个好的名字，能给图案设计人员更多的有利因素和灵活性，设计者就可能发挥更大的创造性。

反之就会带来一定的困难和局限性，也会影响艺术形象的表现力。

因此，确定商标的名称应遵循"顺口、动听、好记、好看"的原则。

要有独创性和时代感，要富有新意和美好的联想。

如"雪花"牌电冰箱，并给人以冷冻的联想，为企业和产品性质树立了明确的形象。

又如"永久"牌自行车，象征着"永久耐用"之意，体现了商品的性质和效果。

"万里"牌皮鞋等等。

特别在商标和标识设计方面，分形更具有不可替代的作用。

其无限自相似的精细结构使得对原商标的假冒难度加大；而其对参数变化极为敏感，使得设计过程中任何微小的参数改变得到的最终图案都大相径庭。

在原始参数不公开的情况下，无需增加印刷成本就能起到防伪作用。

另外，将分形商标作立体印刷，从不同角度看到图形的动态效果将比普通图形更加复杂缤纷。

3、分形艺术在虚拟现实设计中的应用
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。

虚拟现实是利用计算机模拟一个三维空间的虚拟世界，在虚拟现实环境中，使用者从视觉、听觉和触觉多个感官去感受环境，从而获得身临其境的感觉，并可以操作和控制这个环境。

而将分形艺术应用到虚拟现实设计中可以开拓设计者的思路，使设计者的设计达到理想效果，从而获得意想不到的效果。

比如分形艺术家Kne Musgrvae利用分形制作了许多太空分形的图片。

虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。

虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者niar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。

从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。

从内容的角度看，虚拟界的各类信息既可来自对现实界真实实体的观察、统计和计算，又可通过想象、设计、规划等方法构建，可插入某种艺术的构想。

从相互作用角度看，现实界的需求推动虚拟界的向前发展，虚拟界的演化重构着现实界。

艺术元素在数学媒体艺术作品中的应用主要体现在界面设计上，利用电脑进行艺术创作，需要的不仅是技术（建筑技术）远离不开艺术，离不开艺术元素的表达。

虚拟现实发展前景十分诱人，而与网络通信特性的结合，更是人们所梦寐以求的。

在某种意义上说它将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。

它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。

利用它，我们可以建立真正的远程教室，在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏，就像在现实生活中一样。

使用网络计算机及其相关的三维设备，我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。

虚拟现实向人们描绘了未来的生活片段，很美妙。

由此用户也可以发挥自己丰富的想象力，在我们的电脑前就可以实现与大西洋底的鲨鱼嬉戏；参观非洲大陆的天然动物园；感受古战场的硝烟与刀光剑影；发幽古思今之情；还可以体验开国大典的庄严和东方巨人站立起来的壮志豪情……
此外，分形艺术还可以应用到装饰作品设计、封面杂志设计、包装设计以及纺织品设计中。

总之，分形艺术在艺术设计中的应用可谓是丰富多彩，五花八门，其应用价值越来越受到人们的关注。

三、结论
分形艺术既有科学的严谨，又有艺术的魅力，正被越来多的设计师所接受和研究，其分形艺术相关软件也逐渐被广泛应用到诸多领域。

本文从艺术设计的视角，探讨了分形艺术在服装、标志和虚拟现实设计中的应用，并提出了自己的看法和建议。

随着人们对分形艺术的不断研究和实践，相信分形艺术在设计中的应用前景将不可估量。

参考文献：
[1]文华杰.分形艺术[M].长沙：湖南科技出版社，1998.
[2]派特根.分形——美的科学[M].北京：科学出版社，1994.
[3] 陈有卿.分形艺术与服装面料图案设计[J].纺织学报.2003,(03).。