计算机图形艺术设计学（清华大学计算机图形艺术设计专业本科系列教材）

　　本书所介绍课程是填补我国关于计算机图形艺术设计理论空白的理论课程。近年来，由于与计算机图形艺术设计相关的硬件技术和软件技术的飞速发展，导致实践超前而理论滞后，许多与计算机图形艺术设计相关的概念、定义十分模糊甚至混乱，以至于影响了计算机图形艺术设计实践和教学的发展，至今没有建立起相对系统的教学体系。本书通过对计算机图形艺术设计与其他传统艺术设计的关系、计算机图形艺术设计的特点、计算机图形艺术设计的应用领域和研究方法，以及计算机图形艺术设计的学科发展和前景等相关理论的介绍和论述，旨在建立科学的学科体系。本书适合作为图形艺术设计专业的教材，也可作为对图形艺术设计学感兴趣的读者或学生参考书籍。本书前言1984年，在北京展览馆的一个计算机展销会上，我看见一张用老式针式打印机打印的日本影星山口百惠的大幅画像。这张画像并不是像现在这样用彩色喷绘的剧照，而是用大写的英文字母A和B密密麻麻地排列而成的图像。当时改革开放不久，我们还见不到国外的计算机图像艺术作品，但是，从这张模模糊糊的图像中，我预感到计算机图形可能会对视觉艺术和艺术设计产生不可估量的影响，也就是从这时起，我便对计算机图形艺术设计产生了浓厚的兴趣，并一直跟踪研究至今。最初，我想从计算机图形艺术设计软件的编程入手来学习计算机图形艺术设计，为此还与当时哈尔滨工业大学计算机图形专业的研究生进行过探讨。但是几经周折之后才知道这条路是走不通的。因为对于我们这些从事视觉艺术设计的人来说，数学基础可谓“先天不足”，而数学是计算机图形艺术设计软件编程的基础，加之计算机软件的编制本身是一个很庞大的系统工程，根本不是我们这个专业的一个人或者几个人就可以完成的。认识到这一点后，便重新确定了自己的路——冒昧地说，也可能是大部分从事视觉造型艺术设计的人的路——主要是从学习如何使用计算机图形设计软件来进行艺术设计，而不是学习如何编制计算机图形艺术设计软件来进行艺术设计。从此我就密切跟踪计算机与艺术设计的关系，至今已整整20个年头。1987年，我的硕士研究生毕业论文用当时的286计算机和WordStar软件录入、排版、设计和打印出来，这在现在已经是司空见惯的事情，但是在当时曾经引起轰动。1988年我研究生毕业，留在当时的中央工艺美术学院任教，从这一年开始，在版面设计课中，我开始教学生用286计算机和WordStar进行计算机版面艺术设计，这在当时主要用照排机照相排版和笨重的铅活字排版的时代，已经是十分先进的了。1989—1990年，在我系的计算机图形艺术设计课程中，我带领学生与当时的北京前景电脑公司合作，开展计算机图形艺术设计和计算机动画设计活动，并在该公司推销计算机图形卡的促销展示活动上做了展示。回想起那时的静画和动画虽然比较幼稚，但是在当时已经是比较前卫的计算机艺术设计了。尽管我们学院和我们系在计算机图形艺术设计方面的探索开始得比较早，但是由于资金、教员和有关决策领导的认识问题，我系的计算机图形艺术设计教学至今也没有形成规模，这不能不说是我们系和学院的一个巨大的遗憾。由于计算机图形艺术设计的迅速发展，给国内外视觉艺术设计界所带来的突出问题之一就是，尽管有了很好的硬件和软件，但是能够了解、掌握和熟练运用这些设施进行造型艺术设计的人员奇缺。这一现象在我1995年出版《电脑艺术设计》一书时是这样，时隔近十年以后的现在仍然如此。因此，训练和培养既懂得艺术设计规律，又懂得电子计算机辅助图形设计的学员，已经成为当今视觉艺术教育界迫在眉睫的重要任务。从1999年开始，随着计算机硬件技术和软件技术的发展、普及和价格的降低，特别是社会上对于计算机图形艺术设计的认识和需求的日益扩大，全国已经有许多院校认识到计算机图形艺术设计的重要性及其应用领域前景的不可限量，进而陆续开始这一专业的教学和课程，这真是可喜可贺之事。然而，就在此时，一些老牌的艺术院校的某些领导又提出了一些“新的理念”，认为计算机图形艺术设计是不用教的，学生自己都会，不会的也会自己去学的。实际情况真的如此吗？我们在计算机图形艺术设计教学实践中发现，许多大学的学生都说自己会电脑艺术设计，好像如果谁说自己不会计算机图形艺术设计就很落后。但是如果仔细了解之后，你会发现他们会用的软件少得可怜，即使是他们所谓会用的软件，也仅仅会使用一些常用的功能。一些较难的、但是真正可以做到开发和创新艺术设计效果的图形艺术设计软件的高级功能，他们几乎都不会。浅尝则止、人心浮躁是这个时代的人们、特别是这个时代的青年人的通病。但是我们不能只怪罪学生的“通病”，大学教育是面向未来的，如果作为从事未来教育的大学没有给予学生在未来能够跟上、从事和服务于当时社会的艺术生存技巧，责任只在学生吗？从对艺术院校学生现状的调查来看，存在的另一个问题就是他们只会使用某一类软件，即只会使用平面艺术设计软件或者只会立体艺术设计软件，对于音频、视频和动态设计软件几乎不会用。21世纪的艺术是综合的艺术，21世纪的艺术是以计算机为平台的艺术，是平面与立体的综合、是静画与动画的综合、是视觉（视频）与听觉（音频）的综合，因此，作为这个时代的、从事艺术设计的人员，只会一类软件、甚至一类软件还不精通的人员是无法在这个时代从事艺术实践和艺术设计的，是无法在这样一个时代中进行数字艺术“生存”的。所以，系统地进行计算机图形艺术设计专业教学已经是21世纪形势所迫而且势在必行的了。老牌的艺术院校的某些领导的那些“新理念”，或者是出于守住传统艺术设计的底线的防御心态，或许是对于计算机图形艺术设计的内涵和外延的浅见，或是对于大学教育机制的不甚了解，如果什么专业都让学生自己去学，我们办艺术设计大学教育还有什么意义？学生为什么还要花巨额学费来我们学院学习？在我1992年开始撰写，1995年出版的《电脑设计艺术》一书中，我曾经认为，“让会画画的学生学习计算机图形艺术设计，可能比让学习计算机的理工科学生学习更适合从事计算机图形艺术设计”，因为让学习艺术设计的学生学习计算机图形设计，比让学习计算机软件或者硬件而不会艺术设计的理工科学生学习艺术设计容易一些。然而随着计算机图形艺术设计硬件和软件发展和水平的提高，以及艺术设计教学方法的改变。现在我认为，学习计算机专业并且热爱艺术的理工科学生同样可以从事计算机图形艺术设计，而且他们还具有能够编程的优势，而这却是艺术设计专业学生的缺憾和当今计算机图形艺术设计的需要。我们这套系列教材和课程就是出于兼顾这两类学生的目的而编辑和撰写的，特别是倾向于科学与艺术结合的领域而设置的。

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第一章科学与艺术结合的梦想1
第一节技术对艺术和艺术教育的
影响1
一.21世纪的时代特征1
二.技术对艺术和艺术教育的
影响1
第二节艺术与科学的世纪梦想3
一.艺术与科学的早期统一3
二.艺术与科学的分化6
三.艺术与科学的重新组合7
第三节艺术设计教育与计算机
图形艺术设计8
一.我国当代的艺术设计教育8
二.艺术学生与科学学生11
第二章计算机图形艺术设计学导论14
第一节电子计算机14
一.电子计算机的概念14
二.电子计算机的诞生14
三.电子计算机诞生之争15
第二节图像与图形16
一.概念释义16
二.计算机图像16
三.计算机图形17
第三节"设计艺术"与"艺术设计"18
一.艺术18
二.设计18
三.工艺美术.设计艺术与艺术
设计19
第四节计算机图形艺术设计学的
概念21
一.计算机图形学21
二.计算机图形学的研究内容22
三.相近概念的辨析23
四."学"."学术"与
"学科"25
五.计算机图形艺术设计与计算
机图形艺术设计学25
第五节计算机图形艺术设计学的
研究领域和方法26
一.计算机图形艺术设计学的
研究领域26
二.计算机图形艺术设计学的
研究方法27
思考题27
第三章计算机图形艺术设计简史28
第一节计算机图形的产生与计
算机图形学概念的出现28
第二节计算机图形艺术设计的
发展29
第三节计算机图形艺术设计的
挫折33
第四节计算机图形艺术设计的
重新崛起34
第五节我国计算机图形艺术设
计的发展39
思考题41
第四章计算机图形艺术设计的分
类与应用42
第一节计算机二维静画图形艺术
设计42
一.计算机二维静画图形艺术设
计的概念与特点43
二.计算机二维图形艺术设计软
件简介46
第二节计算机二维动画图形艺术
设计51
一.计算机二维动画图形艺术
设计的概念51
二.传统动画的基本概念51
三.常用的计算机二维动画图形
艺术设计软件简介5之
第三节计算机三维静画图形艺术
设计57
第四节计算机三维动画图形艺术
设计59
一.真三维性59
二.交互性与虚拟现实性60
三.真实性60
四.经济性61
第五节计算机三维图形艺术设计
软件简介61
一.3DStudioMax软件简介61
二.Maya软件简介63
三.Truespace软件简介66
四.Rhino软件简介67
五.So1idWorks软件简介68
六.AnarkStudio软件简介70
七.Softimage3D软件简介71
第六节计算机四维图形艺术
设计73
一.计算机四维图形艺术设计的
定义73
二.视频艺术与计算机四维图形
艺术设计74
三.视频桌面制作技术的
发展75
四.视频桌面制作技术的发展
趋势76
五.计算机四维图形艺术设计的
分类77
六.计算机四维图形艺术设计的
特点79
第七节计算机四维艺术设计软件
简介80
一.AdobePremiere软件
简介81
二.AdobeAfterEffects软件
简介82
三.MediaStudioPro软件
简介83
四.U1eadVideoStudio软件
简介84
五.Fina1CutPro软件简介85
第八节计算机图形艺术综合
设计87
第五章计算机图形艺术设计与传
统艺术设计92
第一节计算机图形艺术设计的
特点92
一.解放双手.开发大脑9之
二.使不可见的世界视觉化93
三.身临其境的虚拟现实性94
四.多种媒体集合.交流互动95
五.简化绘图设备.提高表现速
度和增强表现力97
六.存储和展示便捷.设计表现
水平稳定98
第二节计算机图形艺术设计与传统
艺术设计的区别98
一.计算机图形艺术设计从工具
走向专业99
二.计算机图形艺术设计从
"辅助"走向"独立"100
三.使用介质的区别100
四."真"与"假"的区别101
五.二维.三维和四维的交流
互动101
六.设计工具高度集合101
第六章计算机图形艺术设计的硬
件系统102
第一节计算机工作原理102
第二节电子计算机的数字度量
单位103
一.位(Bit)103
二.字节(Byte)103
三.千字节(Ki1obytes,简写
成K9或K)103
四.兆字节(Megabyte,简写成
MB或M)103
五.干兆字节(Gigabyte简写成
GB或G)104
六.字长(Word)104
第三节计算机的主机系统104
一.微处理器104
二.主板与总线106
三.内存储器106
四.外存储器107
第四节其他存储设备110
一.磁光盘(MO)110
二.ZIP盘110
三.光盘110
四.磁带111
五.U盘(0n1yDisk)111
六.大容量小磁盘111
第五节磁盘驱动器112
一.软盘驱动器112
二.硬盘驱动器112
三.光盘驱动器与刻盘机113
第六节插件板卡113
一.磁盘控制卡114
二.图形显示卡114
三.调制解调器卡115
四.网卡115
第七节接口(端口)116
一.串行接口116
二.并行接116
三.网络接IZ1116
四.USB接117
五.IEEE1394接口119
第八节电源120
第七章计算机图形艺术设计的输入
系统122
第二节键盘122
第二节定位器123
一.鼠标器123
二.跟踪球和空间球124
三.触摸板125
四.数字化仪125
第三节图形与图像输入设备126
一.扫描仪126
二.触摸屏128
三.摄像机和录像机128
四.操纵杆129
五.数据手套129
六.三维数字化仪130
思考题130
第八章计算机图形艺术设计的输出
系统131
第一节显示器与显示适配器131
第二节打印机134
一.针式打印机134
二.喷墨绘图仪135
三.激光打印机136
四.热转印绘图仪137
五.染料升华打印机138
六.胶片记录仪138
七.投影仪139
八.其他图形输出设备140
思考题140
第九章计算机的软件系统141
第一节计算机操作系统简介141
一.计算机软件142
二.计算机操作系统142
第二节Windows操作系统143
-.Windows操作系统的
起源143
二.走蔺成熟的Windows操作
系统144
第三节App1e操作系统简介146
一.Macintosh的诞生146
二.App1e操作系统的构成147
思考题148
第十章计算机图形艺术设计的
展望149
第一节计算机图形艺术设计在与传
统艺术设计相结合的实践中
发展149
一跨媒体艺术设计149
二.网页与网站设计150
三.二维数字动画艺术设计150
第二节计算机图形艺术设计沿着科
学与艺术结合的轨迹
发展150
一.计算机三维动画--全新的
视听体验150
二.多媒体艺术设计--促进艺
术的发展151
三.虚拟现实设计--全新的感
观体验151
四.科学与艺术的结合--使科
学视觉化152
五.计算机图形艺术设计--21
世纪的人的基本素质153
第三节计算机图形艺术设计的
影响154
一.计算机图形艺术设计对艺术
创作方式的影响154
二.计算机图形艺术设计对生产
方式的影响154
三.计算机图形艺术设计对科
学研究方式的影响155
四.计算机图形艺术设计对生活
方式的影响155
五.计算机图形艺术设计对教育
方式的影响156
六.计算机图形艺术设计对娱乐
方式的影响156
思考题157
结束语158