染织数字图形 第一章 概论.doc

染织数字图形 第一章、概论 1、什么是数字图形？ 简单而广义地讲，数字图形是依靠数字信息化手段产生的图形。本课程所讲内容则主要是指运用非线性理论产生的图形，或简称非线性图形。 2、什么是非线性理论？ 非线性理论或称非线性科学是作为人类认识由“线性”阶段向更高阶段跃升的重要标志之一，从二十世纪六十年代开始以惊人的速度迅猛发展起来。并正在渗透和影响到各个传统的学科领域，成为跨学科的研究前沿，进而深刻地影响和改变着人类思维与社会生活。 非线性与线性本为数学名词。线性是指量与量之间的正（负）比关系，用直角坐标系画出来，是一根直线。在线性系统中，部分之和等于整体，描述线性系统的方程服从叠加原理，即方程的不同解加起来仍是解。非线性则是指整体不等于部分之和，叠加原理失效。非线性方程的不同解之和不再是方程的解。 显然，非线性科学与线性科学之间有着本质的区别。用数学语言表达，“线性”与“非线性”最直接的区别就是函数 对自变量 的依赖关系不同。函数 （1.1） 对自变量的依赖关系是一次多项式，在平面上的图象是一条直线，所以称“是的线性函数”。而其他一切高于一次的多项式函数关系，都是非线性的。如最简单的非线性函数------抛物线： （1.2） 定性地讲，线性关系只有一种，非线性关系则千变万化，无法穷举。每个具体的非线性关系，刻画一种独特的行为，然而，各种非线性关系可能具有某些不同于线性关系的共性。对这些共性的研究导致了统一的非线性科学。 非线性科学是人类知识长期积累与发展的必然结果。特别是由于计算机科学与图形技术的长足进展，推动了人类认识由“线性”向非线性的跃变，促进了非线性科学理论的系统化。借助计算机科学和图形技术，非线性科学在向各传统领域渗透的过程中，形成了越来越多的具有极强生命力的交叉学科与前沿研究方向。而“科学可视化”技术则是其中最美丽最富魅力的领域之一。 3、什么是科学可视化技术？ 科学可视化技术是计算机科学、图形技术与基础科学理论尤其非线性科学相互交叉、结合，于八十年代发展起来的一个新的研究领域。科学可视化以“可视”的方法计算并显示出各种数学物理模型及抽象概念，通过数—形转换，以图形的方式帮助研究人员形象地、整体联系地“看见”原本是枯燥、抽象、缺乏整体感的计算数据（数值），从而更有效地进行分析和推理。尤其在非线性科学研究中，科学可视化技术的作用非常明显。可以说，是科学可视化技术大大加快了非线性科学理论的丰富与应用。 从内涵上讲，科学可视化是可以包括科学研究中的一切可视化问题，范围广泛。但是，为了明确起见，本课程使用“非线性科学可视化”（下面简称非线性可视化）专指与非线性科学及计算机科学及图形技术相互交融形成的研究领域。同时，所谓非线性可视化技术，实质上就是按一定的规律将非线性科学的数据或者数理模型转化为可见的图形；这一规律就是非线性科学的某种内部信息按照一定的规则与方法，通过传递转化、生成视觉图形的过程。而这里所指的信息在非线性可视化研究中起着极其重要的作用。所以，为表述方便，本文特以“非线性可视化信息”专指这一信息。显然，根据该信息，非线性可视化技术不仅能够以形成视觉形象的方式充分地展示出非线性科学的复杂结构，从而将研究导向深入，而且可以在“可视化”过程中，以其独特的方式向人类传递出以前所无法看到的，来自原为“不可视”世界的视觉信息，深刻地揭示出非线性科学特有的视觉美，因而在赋予人类新的艺术表现手段的同时，极大地拓宽了人们感受和审视视觉艺术美的领域！ 4、为什么要研究数字图形？ 对非线性可视化信息视觉美的关注和研究，开拓了科学与艺术交叉的新研究领域。并且，已经在绘画、建筑、装潢、广告、印刷、音乐、工艺美术以及电影电视等领域形成了相关的艺术生产能力和消费市场，从而显示出强大的生命力与活力。 纺织纹饰图案设计属于工艺美术的传统领域，在服饰文化中扮演着重要的角色，是人类表现穿着美的重要手段之一。由于受生产工艺、风俗习惯、消费市场、流行时尚等诸多因素影响，自古以来，纺织纹饰艺术设计和消费已形成了具有自身特点、传统的艺术表现方法和审美观念。其设计理念反映了人们对自然界的认识和了解水平。无论是写实还是变形、夸张，无论是具象还是抽象，艺术创作主要是设计人员在大自然与人类社会中寻找创作题材，通过面料饰纹图案反映自然界和人类社会生活的美好事物，体现人们与时代潮流、社会背景及风土人情相适应的欣赏情趣和心理追求。其生产方式则受到生产技术发展水平的制约。一幅作品，从完成创作设计到生产成品，往往需要较长的周期。而创作设计本身则是一个时间更长的过程。从构思到构图，从草稿到完稿，尤其创作灵感的闪现，不仅需要艺术的提炼和修养，而且离不开长期的生活积累。