基于Processing的互动艺术编程
基于Processing的互动艺术编程[20191214194501]
摘 要
随着现代技术的飞速发展，特别是计算机技术和网络技术的发展，我们传统的生活方式也随之发生了根本性的改变，人们对于自身的存在有了新的认识。特别是如今数字时代的到来，人们不再局限于自身被动接受外部信息，互动艺术作为新技术背景下的一个新的方式，被赋予了更多的人文特征。作为新型的艺术表现形式，互动艺术不仅在艺术领域和计算机领域得到了发展，而且正在商业领域推广和普及。这一切都为艺术家和程序员们提供了一个前所未有的平台。越来越多的互动艺术品出现在展览厅中。
Processing是由美国麻省理工学院媒体实验室美学与运算小组创立的一款将传统艺术和计算机技术结合并能实现人机交互的编程语言。对Processing的使用者而言，不需要拥有太高深的编程语言功底，也可以设计出并实现相当具有视觉冲击感的互动艺术。同时也可以通过连接Arduino和电脑上的摄像头等相关的硬件，设计出完整的交互系统，有着极强的应用拓展能力。
本文以Processing为主要技术平台，结合所编程序，分析和探讨互动艺术设计和编程，并且通过介绍Processing强大的功能，使人能认识到这款编程语言。围绕互动艺术主题，我首先利用Processing所自带的库，将Processing与摄像头连接，然后分析摄像头所采集的画面，根据分析的结果，输出相应的画面，已达到与人之间的互动。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:Processing；互动艺术；交互设计
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪 论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的 1
1.3 课题研究方法 1
1.4 课题研究的系统定义 2
第2章 互动艺术和Processing 3
2.1 互动艺术 3
2.1.1 互动艺术的兴起 3
2.1.2 互动艺术的定义 3
2.1.3 互动艺术的简介 4
2.1.4 互动艺术的核心理念 5
2.1.5 互动艺术的应用 5
2.2 Processing 6
2.2.1 Processing的产生和发展 6
2.2.2 Processing的定义 7
2.2.3 Processing的优势 8
2.2.4 Processing的功能 9
2.2.5 Processing后台支持 10
2.2.6 Processing中的核心库 12
第3章 Processing学习 13
3.1 学习途经 13
3.3 Processing编译环境介绍 15
3.3.1 Processing界面的介绍 15
3.3.2 Processing编辑模式与基本流程 16
第4章 Processing的开发 19
4.1 程序的开发 19
4.2 总体分析 19
4.2.1 基本功能的设计 19
4.2.2 基本程序设计 20
4.3 详细设计和程序的实现 21
4.3.1 画面的实现 21
4.3.2 功能实现 27
第5章 程序测试 33
5.1 测试的目的 33
5.2 遇到的问题与解决的办法 33
5.3 测试的结果 33
第6章 总结与展望 35
6.1 设计总结 35
6.2 Processing前景展望 35
致 谢 37
参考文献 38
附 录 39
一丶英文原文 39
二丶中文翻译 46
第1章 绪 论
1.1 课题研究背景
20世纪以来，人类信息化和数字化的进程加快，科学技书的飞速发展，特别是计算机技术的发展，已经慢慢的进入到我们的一些传统的领域，为这些领域带来了新的活力。科技的飞速的发展，同时带了人们对自身的存在的思考，人类对于外界事物并不再是被动的接受，而是越来越希望能够主动的接受和并与其互动，人与外界事物（这里特指计算机）交互已经成为今后世界发展的主流方向。科学技术的发展给了传统艺术家一个全新的平台和独特的方向，传统艺术与计算机技术的结合，有利于技术的进一步的发展以及传统艺术的发展。
1.2 课题研究目的
进入21世纪后，世界信息化和数字化进程加快，传统的生活方式因计算机技术的发展，而发生着根本性的改变。“艺术”和“技术”有没有联系、能不能融合在一起成为了人们讨论的焦点。有些人认为艺术的传统形式就应该继承下去，不能因计算机的发展而使传统的艺术丢失，造成不可逆转的传统的艺术形式和手法的消失。而有些人认为“艺术”和“技术”的结合打破了艺术本身的局限性，让艺术真正的做到与人进行互动。而如今随着科技水平的不断发展和人们思想的不断进步，人与外界(这里特指计算机)的交互已经越来越深入人心，互动艺术已经有越来越多的人去关注。
本文详细介绍了互动艺术。同时也详细介绍关于Processing这款编程语言，通过对Processing语言的学习以介绍利用Processing实现互动艺术，来展示出互动艺术的独特的方面。
1.3 课题研究方法
本论文主要采用文献研究与实践实验研究相结合的方法。
论文有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况和历史状况的材料。对互动艺术进行有计划的、周密的和系统化的了解，并对搜集到的大量资料和自身所写的代码程序进行分析、综合、比较、归纳。
1.4 课题研究的系统定义
程序开发的总目标：利用Processing这款编程语言，设计出以动态和互动为核心的艺术，并且编写出程序实现。最终进行测试和维护
程序的可行性的研究：从成本来分析，我设计的Processing编程只是需要电脑上的摄像头以及电脑中有Processing的编译环境，所以成本很低，而在程序硬件的实现上，可能只需要一台电脑、一个摄像头和一个投影仪，就能实现其实际的应用，所以在成本和设施方面，具有很强的可行性
需求分析：Processing作为一款强大的互动编程软件，但是其因为是新兴的软件，还没有真正地被推广和普及，但是其强大的功能以及其为传统艺术形式赋予动态的内容，在艺术上给我们以强大的、动感的艺术冲击和视觉冲击。特别是一些商业的店铺，店铺能吸引顾客，其中店面的装饰起到了很重要的作用，当我们实现Processing的硬件实现时，我们就能在店面前实现实现与行人之间的互动艺术，当有人走过时，其店面的装饰如灯光、音乐和播放的视频等发生想应的改变，以实现与人之间的互动，其必然会吸引大量的顾客。所以其未来的市场的需求可以说极为的乐观。
第2章 互动艺术和Processing
2.1 互动艺术
2.1.1 互动艺术的兴起
近年来，在艺术领域，互动艺术逐渐成为一种声势浩大的新现象。2007年，由V2-多媒体中心主办的第八届荷兰媒体艺术节上推出主题是“不互动即死亡”；2009年。在北京国际音乐节上同样以“互动”为年度主题[1]。随着科技水平的发展，在市场上互动艺术作品所占的比例呈逐年增长的趋势，其中以电子游戏产业最为明显，电子游戏产业作为互动艺术领域中的一种，在美国、日本和欧盟这些国家中，发展十分迅速，大有将传统的艺术赶超其后的势头。而像德国ZMK更是世界上第一个以“互动艺术（Interactive Art）”为主题的博物馆。
2.1.2 互动艺术的定义
互动艺术（也称交互艺术）是观众在欣赏艺术品 时，通过一些装置使观众亲身参与进去。其中还包括计算机 、传感器的反应动作、光、热或其它类型的传感技术。
互动艺术是以互动理念和互动技术为核心的新媒体艺术类刑互动艺术追求沉浸感。“沉浸”一词最甲是在1975年由Csikszen Tmihalyi提出的，英文原称为”Flow”[2]。
互动艺术先由作者制定规则、从事创作、提供元作品，然后鼓励访问者参与，以改变作品形态的方式作为对访问者的反馈。作品形态的转变对互动艺术来说主要由访问者决定。互动艺术最鲜明的特质为连结性与互动性。了解新媒体艺术创作需要经过五个阶段：连结、融入、互动、转化、出现。你首先必须连结，并全身融入其中（而非仅仅在远距离观看），与系统和他人产生互动，这将导致作品以及你的意识产生转化，最后会出现全新的影像、关系、思维与经验。我们一般说的互动艺术，主要是指运用计算机的创作。 “互动”一词的用法比较复杂。人与人之间、人与及机器之间、机器与机器之间的相互作用都可以说是“互动”。在艺术领域，创作者、传播者、鉴赏者及作品中的人与物之间的相互作用也都可以说是“互动”尽管如此，“互动艺术”之“互动”特指作为读者、观者、用户、访问者与艺术作品之间的互动。这种互动是在作者的许可、鼓励、支持下进行的。他与数码媒体自身的特性存在密切的联系。 在最广泛的意义上，所谓“互动”是指事物之间有反馈的相互作用，对于人际交往来说，凡是某一方所采取的行动、所表达的意愿或所传播的信息得到另一方的应答，这一过程就构成了交互。
图2.1 互动艺术的展示
2.1.3 互动艺术的简介
互动艺术是当代艺术中重要的艺术表现形式，互动艺术作品中的非常显著的特点就是随机性。互动作品中的随机性主要体现在两个方面:形式的随机和意识的随机。文章中以互动作品为例，总结了其三个特点:作者的分散性、艺术体验不确定性和信息传递非线性[3]。
互动艺术是优越的，它是从传感艺术、电子艺术, 或Immersive艺术中走出来的。因为这些都是与参与者有关的，特定的艺术形式。互动艺术的最普遍也最具代表性的就是电子游戏。由于商业性对艺术性做出了不少的限制, 所以,电子游戏不常作为互动艺术来对待。由于不少游戏开发商的创建,许多电子游戏是在互动的艺术性探险的先驱。Prix Ars Electronica是对交互艺术的技术支持的权威机构。他们主要从事图像与计算机显示的技术研究。
2.1.4 互动艺术的核心理念
互动艺术的核心理念，即“互动”的理念，与20世纪开始出现的接受美学思想有着密切的联系，“接受美学”这一概念是由德国康茨坦斯大学文艺学教授尧斯，在1967年提出，其时也正是互动艺术在美国的兴起[4]。在“接受美学”思想指导下，人们不再把目光集中在鉴赏原作者本身的创作而是转向注重在鉴赏过程中的再创作。互动艺术的实现和推广，要求我们形成一种艺术作品的创作不再仅仅局限在艺术家的身上，艺术家愿意将其创作过程分享给他人的局面。
2.1.5 互动艺术的应用
1.互动艺术在展示设计中的应用
2010年上海世博会中，韩国企业联合馆的设计者为了能够使大众更好的接受对各企业的介绍，调动参观者的积极性和主动性，他们在设计互动项目中，采用了动画的力一式进行设计。在墙壁上运用LED大屏幕影像这一技术来制造生动有趣的互动画面，在蓝天白石的背景前，不断出现飘落的雪花，使人们都忍不住想去触碰它。当参与者手的影子触碰的一刹那，雪花便自动翻转，这样变成了韩国各企业的标志，每个雪花翻转后都形成不同的企业标志[5]。互动艺术在展示设计中，颠覆了传统静态的艺术表现形式，使得艺术可以动态展示在人们面前并且艺术作品可以与人进行互动。当代展示设计思想不再只一味强调展品及道具的美学价值，而将重点落在人们的探索过程中。毕竞创造令观众记忆深刻是首要的。
2.互动艺术在网络条件与数字技术下的电视应用
互动性是电视作为网络视觉艺术传播方式的主要特征与功能、电视生成信息传播的互动性特征与功能，主要是以数字技术和网络条件为基础，形成交互性信息传输架道和传播媒介、在这个传输架道和传播媒介中，电视是信息接收的终端，而网络则是信息发送的端口，其间生成的交互性传导关系，构成了网络条件下电视媒体发生艺术互动的形态结构。以交互为基础的多种信息、娱乐和生话服务，包括视频点播(VOD)、互动游戏、网上购物、远程教学等具有互动性网络行为的新业务一这些业务常’常被视为互联网业务在数字电视网络中的翻版[6]。
3.互动艺术在公共领域的应用
最近几年，随着科学技术的发展，互动艺术已逐渐走出艺术与科技的象牙塔，渗透、参与到现实生活中的方方面面，并越来越多地影响着人类既有的生活方式，现如今，在广告与品牌营销领域中、在互动游戏装置中、在各类展览会当中都不难捕捉到互动艺术装置的身影，它们以独特的趣味性与互动性吸引着公众的注意力，带给人们特有的惊喜[7]。
然而目前国内公共互动艺术大多还是以公开筛选招标及直接委任制作的方式来执行，采行集体互动式创作方式的实算少数[8]。下面以上海地铁站互动广告为例子
上海地铁4号线安放了一系列的互动广告，它可以通过识别人的动作来引起广告内容的变化，让人们参与其中，进而达到宣传商品的目的。
图2.2 上海地铁站的互动广告
2.2 Processing
摘 要
随着现代技术的飞速发展，特别是计算机技术和网络技术的发展，我们传统的生活方式也随之发生了根本性的改变，人们对于自身的存在有了新的认识。特别是如今数字时代的到来，人们不再局限于自身被动接受外部信息，互动艺术作为新技术背景下的一个新的方式，被赋予了更多的人文特征。作为新型的艺术表现形式，互动艺术不仅在艺术领域和计算机领域得到了发展，而且正在商业领域推广和普及。这一切都为艺术家和程序员们提供了一个前所未有的平台。越来越多的互动艺术品出现在展览厅中。
Processing是由美国麻省理工学院媒体实验室美学与运算小组创立的一款将传统艺术和计算机技术结合并能实现人机交互的编程语言。对Processing的使用者而言，不需要拥有太高深的编程语言功底，也可以设计出并实现相当具有视觉冲击感的互动艺术。同时也可以通过连接Arduino和电脑上的摄像头等相关的硬件，设计出完整的交互系统，有着极强的应用拓展能力。
本文以Processing为主要技术平台，结合所编程序，分析和探讨互动艺术设计和编程，并且通过介绍Processing强大的功能，使人能认识到这款编程语言。围绕互动艺术主题，我首先利用Processing所自带的库，将Processing与摄像头连接，然后分析摄像头所采集的画面，根据分析的结果，输出相应的画面，已达到与人之间的互动。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:Processing；互动艺术；交互设计
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪 论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的 1
1.3 课题研究方法 1
1.4 课题研究的系统定义 2
第2章 互动艺术和Processing 3
2.1 互动艺术 3
2.1.1 互动艺术的兴起 3
2.1.2 互动艺术的定义 3
2.1.3 互动艺术的简介 4
2.1.4 互动艺术的核心理念 5
2.1.5 互动艺术的应用 5
2.2 Processing 6
2.2.1 Processing的产生和发展 6
2.2.2 Processing的定义 7
2.2.3 Processing的优势 8
2.2.4 Processing的功能 9
2.2.5 Processing后台支持 10
2.2.6 Processing中的核心库 12
第3章 Processing学习 13
3.1 学习途经 13
3.3 Processing编译环境介绍 15
3.3.1 Processing界面的介绍 15
3.3.2 Processing编辑模式与基本流程 16
第4章 Processing的开发 19
4.1 程序的开发 19
4.2 总体分析 19
4.2.1 基本功能的设计 19
4.2.2 基本程序设计 20
4.3 详细设计和程序的实现 21
4.3.1 画面的实现 21
4.3.2 功能实现 27
第5章 程序测试 33
5.1 测试的目的 33
5.2 遇到的问题与解决的办法 33
5.3 测试的结果 33
第6章 总结与展望 35
6.1 设计总结 35
6.2 Processing前景展望 35
致 谢 37
参考文献 38
附 录 39
一丶英文原文 39
二丶中文翻译 46
第1章 绪 论
1.1 课题研究背景
20世纪以来，人类信息化和数字化的进程加快，科学技书的飞速发展，特别是计算机技术的发展，已经慢慢的进入到我们的一些传统的领域，为这些领域带来了新的活力。科技的飞速的发展，同时带了人们对自身的存在的思考，人类对于外界事物并不再是被动的接受，而是越来越希望能够主动的接受和并与其互动，人与外界事物（这里特指计算机）交互已经成为今后世界发展的主流方向。科学技术的发展给了传统艺术家一个全新的平台和独特的方向，传统艺术与计算机技术的结合，有利于技术的进一步的发展以及传统艺术的发展。
1.2 课题研究目的
进入21世纪后，世界信息化和数字化进程加快，传统的生活方式因计算机技术的发展，而发生着根本性的改变。“艺术”和“技术”有没有联系、能不能融合在一起成为了人们讨论的焦点。有些人认为艺术的传统形式就应该继承下去，不能因计算机的发展而使传统的艺术丢失，造成不可逆转的传统的艺术形式和手法的消失。而有些人认为“艺术”和“技术”的结合打破了艺术本身的局限性，让艺术真正的做到与人进行互动。而如今随着科技水平的不断发展和人们思想的不断进步，人与外界(这里特指计算机)的交互已经越来越深入人心，互动艺术已经有越来越多的人去关注。
本文详细介绍了互动艺术。同时也详细介绍关于Processing这款编程语言，通过对Processing语言的学习以介绍利用Processing实现互动艺术，来展示出互动艺术的独特的方面。
1.3 课题研究方法
本论文主要采用文献研究与实践实验研究相结合的方法。
论文有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况和历史状况的材料。对互动艺术进行有计划的、周密的和系统化的了解，并对搜集到的大量资料和自身所写的代码程序进行分析、综合、比较、归纳。
1.4 课题研究的系统定义
程序开发的总目标：利用Processing这款编程语言，设计出以动态和互动为核心的艺术，并且编写出程序实现。最终进行测试和维护
程序的可行性的研究：从成本来分析，我设计的Processing编程只是需要电脑上的摄像头以及电脑中有Processing的编译环境，所以成本很低，而在程序硬件的实现上，可能只需要一台电脑、一个摄像头和一个投影仪，就能实现其实际的应用，所以在成本和设施方面，具有很强的可行性
需求分析：Processing作为一款强大的互动编程软件，但是其因为是新兴的软件，还没有真正地被推广和普及，但是其强大的功能以及其为传统艺术形式赋予动态的内容，在艺术上给我们以强大的、动感的艺术冲击和视觉冲击。特别是一些商业的店铺，店铺能吸引顾客，其中店面的装饰起到了很重要的作用，当我们实现Processing的硬件实现时，我们就能在店面前实现实现与行人之间的互动艺术，当有人走过时，其店面的装饰如灯光、音乐和播放的视频等发生想应的改变，以实现与人之间的互动，其必然会吸引大量的顾客。所以其未来的市场的需求可以说极为的乐观。
第2章 互动艺术和Processing
2.1 互动艺术
2.1.1 互动艺术的兴起
近年来，在艺术领域，互动艺术逐渐成为一种声势浩大的新现象。2007年，由V2-多媒体中心主办的第八届荷兰媒体艺术节上推出主题是“不互动即死亡”；2009年。在北京国际音乐节上同样以“互动”为年度主题[1]。随着科技水平的发展，在市场上互动艺术作品所占的比例呈逐年增长的趋势，其中以电子游戏产业最为明显，电子游戏产业作为互动艺术领域中的一种，在美国、日本和欧盟这些国家中，发展十分迅速，大有将传统的艺术赶超其后的势头。而像德国ZMK更是世界上第一个以“互动艺术（Interactive Art）”为主题的博物馆。
2.1.2 互动艺术的定义
互动艺术（也称交互艺术
互动艺术是以互动理念和互动技术为核心的新媒体艺术类刑互动艺术追求沉浸感。“沉浸”一词最甲是在1975年由Csikszen Tmihalyi提出的，英文原称为”Flow”[2]。
互动艺术先由作者制定规则、从事创作、提供元作品，然后鼓励访问者参与，以改变作品形态的方式作为对访问者的反馈。作品形态的转变对互动艺术来说主要由访问者决定。互动艺术最鲜明的特质为连结性与互动性。了解新媒体艺术创作需要经过五个阶段：连结、融入、互动、转化、出现。你首先必须连结，并全身融入其中（而非仅仅在远距离观看），与系统和他人产生互动，这将导致作品以及你的意识产生转化，最后会出现全新的影像、关系、思维与经验。我们一般说的互动艺术，主要是指运用计算机的创作。 “互动”一词的用法比较复杂。人与人之间、人与及机器之间、机器与机器之间的相互作用都可以说是“互动”。在艺术领域，创作者、传播者、鉴赏者及作品中的人与物之间的相互作用也都可以说是“互动”尽管如此，“互动艺术”之“互动”特指作为读者、观者、用户、访问者与艺术作品之间的互动。这种互动是在作者的许可、鼓励、支持下进行的。他与数码媒体自身的特性存在密切的联系。 在最广泛的意义上，所谓“互动”是指事物之间有反馈的相互作用，对于人际交往来说，凡是某一方所采取的行动、所表达的意愿或所传播的信息得到另一方的应答，这一过程就构成了交互。
图2.1 互动艺术的展示
2.1.3 互动艺术的简介
互动艺术是当代艺术中重要的艺术表现形式，互动艺术作品中的非常显著的特点就是随机性。互动作品中的随机性主要体现在两个方面:形式的随机和意识的随机。文章中以互动作品为例，总结了其三个特点:作者的分散性、艺术体验不确定性和信息传递非线性[3]。
互动艺术是优越的，它是从传感艺术、电子艺术, 或Immersive艺术中走出来的。因为这些都是与参与者有关的，特定的艺术形式。互动艺术的最普遍也最具代表性的就是电子游戏。由于商业性对艺术性做出了不少的限制, 所以,电子游戏不常作为互动艺术来对待。由于不少游戏开发商的创建,许多电子游戏是在互动的艺术性探险的先驱。Prix Ars Electronica是对交互艺术的技术支持的权威机构。他们主要从事图像与计算机显示的技术研究。
2.1.4 互动艺术的核心理念
互动艺术的核心理念，即“互动”的理念，与20世纪开始出现的接受美学思想有着密切的联系，“接受美学”这一概念是由德国康茨坦斯大学文艺学教授尧斯，在1967年提出，其时也正是互动艺术在美国的兴起[4]。在“接受美学”思想指导下，人们不再把目光集中在鉴赏原作者本身的创作而是转向注重在鉴赏过程中的再创作。互动艺术的实现和推广，要求我们形成一种艺术作品的创作不再仅仅局限在艺术家的身上，艺术家愿意将其创作过程分享给他人的局面。
2.1.5 互动艺术的应用
1.互动艺术在展示设计中的应用
2010年上海世博会中，韩国企业联合馆的设计者为了能够使大众更好的接受对各企业的介绍，调动参观者的积极性和主动性，他们在设计互动项目中，采用了动画的力一式进行设计。在墙壁上运用LED大屏幕影像这一技术来制造生动有趣的互动画面，在蓝天白石的背景前，不断出现飘落的雪花，使人们都忍不住想去触碰它。当参与者手的影子触碰的一刹那，雪花便自动翻转，这样变成了韩国各企业的标志，每个雪花翻转后都形成不同的企业标志[5]。互动艺术在展示设计中，颠覆了传统静态的艺术表现形式，使得艺术可以动态展示在人们面前并且艺术作品可以与人进行互动。当代展示设计思想不再只一味强调展品及道具的美学价值，而将重点落在人们的探索过程中。毕竞创造令观众记忆深刻是首要的。
2.互动艺术在网络条件与数字技术下的电视应用
互动性是电视作为网络视觉艺术传播方式的主要特征与功能、电视生成信息传播的互动性特征与功能，主要是以数字技术和网络条件为基础，形成交互性信息传输架道和传播媒介、在这个传输架道和传播媒介中，电视是信息接收的终端，而网络则是信息发送的端口，其间生成的交互性传导关系，构成了网络条件下电视媒体发生艺术互动的形态结构。以交互为基础的多种信息、娱乐和生话服务，包括视频点播(VOD)、互动游戏、网上购物、远程教学等具有互动性网络行为的新业务一这些业务常’常被视为互联网业务在数字电视网络中的翻版[6]。
3.互动艺术在公共领域的应用
最近几年，随着科学技术的发展，互动艺术已逐渐走出艺术与科技的象牙塔，渗透、参与到现实生活中的方方面面，并越来越多地影响着人类既有的生活方式，现如今，在广告与品牌营销领域中、在互动游戏装置中、在各类展览会当中都不难捕捉到互动艺术装置的身影，它们以独特的趣味性与互动性吸引着公众的注意力，带给人们特有的惊喜[7]。
然而目前国内公共互动艺术大多还是以公开筛选招标及直接委任制作的方式来执行，采行集体互动式创作方式的实算少数[8]。下面以上海地铁站互动广告为例子
上海地铁4号线安放了一系列的互动广告，它可以通过识别人的动作来引起广告内容的变化，让人们参与其中，进而达到宣传商品的目的。
图2.2 上海地铁站的互动广告
2.2 Processing
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