繪畫作為璀璨的藝術(shù)種類中的第一藝術(shù)，自從 32000 年前法國巖洞發(fā)現(xiàn)痕跡開始，一直散發(fā)著自身奪目的光彩。傳統(tǒng)繪畫依靠手工作畫的形式，誕生出了無數(shù)偉大的藝術(shù)家，繪畫的類型也得到了極大的豐富，人類藝術(shù)文明的寶庫愈發(fā)堅(jiān)實(shí)。但隨著科技的發(fā)展，逐漸衍生出了依靠人工智能進(jìn)行繪畫創(chuàng)作的形式，傳統(tǒng)繪畫的疆域被逐步拓寬，人們對于這種嶄新的不同尋常的「畫家」也有了不同的思考。目前，智能繪畫相關(guān)技術(shù)以機(jī)器臂繪畫和計(jì)算機(jī)繪畫的方式在繪畫輔助、藝術(shù)鑒賞、家居裝飾、藝術(shù)設(shè)計(jì)、美圖自拍等場景逐步實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用落地和商業(yè)化。

作者 | 王雪琪，樊曉芳

一、繪畫簡介

1.1 繪畫概念

繪畫是人類以一個(gè)表面作為支撐面，再在其之上加上顏色的做法。這些表面可以是紙張、布、木材、玻璃、混泥土等多種可上色的材料，上色工具可是畫筆、噴霧器、刷子、海綿或是布條等。

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子畫筆等繪畫配件功能的不斷升級，更多漫畫、廣告制作、網(wǎng)頁制作、服裝設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、游戲CG、影視CG從業(yè)者會使用計(jì)算機(jī)繪畫軟件進(jìn)行作畫。計(jì)算機(jī)繪畫最大的優(yōu)點(diǎn)是顏色處理真實(shí)、細(xì)膩、可控，同時(shí)便于修改、變形、變色、復(fù)制、傳輸、印刷。

1.2 繪畫構(gòu)成元素：

1）形體：點(diǎn)、線、面、體；

2）明暗：表現(xiàn)體積感；

3）色彩：固有色與條件色結(jié)合；

4）空間：用焦點(diǎn)透視、成角透視、空氣透視、散點(diǎn)構(gòu)圖、意向空間等方式用于表現(xiàn)空間；

5）材質(zhì)：物質(zhì)材料；

6）肌理：表面紋理，筆觸表現(xiàn)。

1.3 繪畫分類： 可按多種方法進(jìn)行分類。一個(gè)畫種可同時(shí)屬于不同分類的多個(gè)畫種。

1）繪畫媒介：油畫、水彩畫、水墨畫、水粉畫、丙烯畫、像素畫、版畫、壁畫、帛畫等；

2）題材：風(fēng)景畫、靜物畫、人物畫（人體話、肖像畫、自畫像、夸飾畫）；

3）文化流派：中國畫（寫意畫、工筆畫、白描畫）、西洋畫（現(xiàn)實(shí)主義、印象派、野獸派、立體主義、達(dá)達(dá)主義、表現(xiàn)主義、超現(xiàn)實(shí)主義、抽象表現(xiàn)主義、極簡主義抽象派、波普主義……）、印度繪畫、日本畫（浮世繪）；

4）形式：素描、寫生、速寫、漫畫、插畫。

1.4 繪畫流程： 構(gòu)圖→起型→搭框架→界定陰暗面→深層次刻畫→整體調(diào)整

二、智能繪畫簡介

2.1 智能繪畫發(fā)展概況

18 世紀(jì) 70 年代，瑞士出現(xiàn)了最早的繪畫機(jī)械臂。 2015 年，谷歌開源了用于對算法工作原理進(jìn)行可視化呈現(xiàn)的算法 DeepDream，后該算法因具備類似抽象化派的創(chuàng)造能力，被藝術(shù)工作者與科技愛好者用于生成一些奇特、頗具藝術(shù)感的圖像。 2016 年，谷歌與非盈利機(jī)構(gòu)在舊金山舉行了一場慈善拍賣，29 幅人工智能繪畫作品一共籌得 97605 美元，其中最貴的一幅拍出了 8000 美元。

2018 年 7 月，由互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)家 Andrew Conru 舉辦的第三屆機(jī)器人藝術(shù)比賽 RobotArt，全球 19 個(gè)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)共提交 100 多幅作品，最后機(jī)器人 CloudPainter 使用機(jī)器學(xué)習(xí)重新詮釋的塞尚的印象派畫作獲得冠軍。

2018 年 10 月，由法國科技藝術(shù)組織 Obvious 使用 GAN 模型創(chuàng)作的作品《Edmond de Belamy》在紐約拍出 43.25 萬美元（約 300 萬人民幣）天價(jià)，該組織使用了 15000 張 14 世紀(jì)到 20 世紀(jì)之間創(chuàng)作的人物畫像對 GAN 模型進(jìn)行訓(xùn)練。

2019 年 7 月，微軟人工智能「少女畫家小冰」，在歷經(jīng) 22 個(gè)月的「學(xué)畫」之后，獨(dú)立完成的七八十幅 100% 原創(chuàng)繪畫作品，并在中央美術(shù)學(xué)院美術(shù)館進(jìn)行展出。

2.2 智能繪畫方法及流程

1）計(jì)算機(jī)繪畫：繪畫作品數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)（內(nèi)容描述、美學(xué)評價(jià)詞、繪畫流派）→數(shù)據(jù)整理→生成繪畫模型（生成式模型，例如常用生成式對抗網(wǎng)絡(luò)GAN）→繪畫（畫作內(nèi)容生成、美學(xué)效果生成、繪畫流派生成、繪畫過程展現(xiàn)）；

2）機(jī)器臂繪畫：應(yīng)用機(jī)械臂和圖像處理、路徑規(guī)劃算法，使用同步模仿、眼動儀或聯(lián)網(wǎng)模仿的方式搜集人類畫家繪畫時(shí)的行為數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化成可以驅(qū)動機(jī)器臂運(yùn)動的包括機(jī)器臂畫筆更換、蘸取顏料、筆觸深重、筆跡深淺等行為的指令，設(shè)定好機(jī)械裝置和程序算法，讓機(jī)械臂運(yùn)行由事先設(shè)定好的算法驅(qū)動裝置，模仿人類一筆一劃的真實(shí)繪畫行為進(jìn)行作畫?；蛑苯邮褂萌祟惍嬜鲾?shù)據(jù)訓(xùn)練，讓機(jī)器臂噴墨生成類似人類畫作的畫作。

三、智能繪畫主要應(yīng)用場景、代表機(jī)構(gòu)及產(chǎn)品/解決方案、作品

四、智能繪畫代表機(jī)構(gòu)及其產(chǎn)品/解決方案與應(yīng)用案例

谷歌——在線繪畫工具AutoDraw： 用圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)將個(gè)人涂鴉簡筆畫轉(zhuǎn)化為具體可以區(qū)配的物體，幫助完成化作。

英偉達(dá)——圖像創(chuàng)建算法GauGAN： 英偉達(dá)在 GTC 2019 大會推出 GauGAN，通過對一百萬張圖像的訓(xùn)練，該工具軟件能基于生成對抗性網(wǎng)絡(luò)，將潦草的幾行線條在幾秒內(nèi)變?yōu)閴延^的實(shí)景圖片。目前，GauGAN 有三種工具：油漆桶，鋼筆和鉛筆，屏幕底部是一系列輸出對象。用戶只需繪制自己的分割圖并生成場景，用沙子，天空，海洋或雪等標(biāo)簽標(biāo)記每個(gè)部分,深度學(xué)習(xí)模型將填充景觀。修改也非常簡單，比如將片段標(biāo)簽從“草”交換為“雪”，整個(gè)圖像就將變?yōu)槎緢鼍?，以前的綠葉樹也隨之變化?？梢猿蔀閺慕ㄖ熀统鞘幸?guī)劃者到景觀設(shè)計(jì)師再到游戲開發(fā)者的每個(gè)人創(chuàng)建虛擬世界提供強(qiáng)大的工具，通過人工智能，這些專業(yè)人員可以更好地制作想法原型并快速更改這些場景。

馬里蘭大學(xué)和Adobe——機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)LPaintB： 系統(tǒng)通過自我監(jiān)督學(xué)習(xí)，將未標(biāo)記的數(shù)據(jù)與少量標(biāo)記數(shù)據(jù)結(jié)合使用，在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)有限的圖像數(shù)據(jù)，生成達(dá)芬奇、梵高、維梅爾風(fēng)格的畫作。團(tuán)隊(duì)通過對系統(tǒng)的動作狀態(tài)(即畫筆的配置，如長度、方向和畫筆的大小)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并將失敗的目標(biāo)狀態(tài)替換為最終狀態(tài)，生成了一個(gè)帶有正面獎(jiǎng)勵(lì)的配對語料庫，并將其提供給人工智能模型，使其學(xué)會以期望的藝術(shù)風(fēng)格繪制參考圖像。該模型能夠在一臺裝有16核處理器和英偉達(dá)GTX 1080芯片的電腦上，在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)，以2萬筆畫制作出像素為1000x800的圖像。

清華大學(xué)——人工智能作畫系統(tǒng)AI Painting： 2017年該系統(tǒng)已經(jīng)可以利用搜索引擎得到畫作內(nèi)容，根據(jù)美學(xué)風(fēng)格（Aesthetic Style）、色彩搭配（Color Theme）、構(gòu)圖方法（如三分構(gòu)圖、對角線原理）等因素，來重新調(diào)整作畫風(fēng)格，還可以通過選擇不同流派（印象派、新印象派、后印象派、抽象派、至上派、中國水墨畫等）來改變筆觸等作畫細(xì)節(jié)。未來還希望將利用海量的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過GAN網(wǎng)絡(luò)建立文本內(nèi)容與圖像內(nèi)容之間的聯(lián)系，來自動生成作畫內(nèi)容。

阿里巴巴智能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室——智能廣告設(shè)計(jì)系統(tǒng)“鹿班”（原“魯班”）： 該系統(tǒng)能基于算法和大數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的行為和偏好，智能生成并投放廣告，為用戶做大規(guī)模的、個(gè)性化的商品推薦。手機(jī)淘寶首頁焦點(diǎn)圖片就是由機(jī)器生成的，還會根據(jù)用戶點(diǎn)擊結(jié)果自動調(diào)整。因?yàn)橐粡垙V告設(shè)計(jì)圖片是像素組成的“信息”，利用機(jī)器把商品、文字和設(shè)計(jì)主題進(jìn)行在線合成，這樣每張廣告圖片就帶上了商品信息，可以根據(jù)消費(fèi)者偏好進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。2017年，魯班智能設(shè)計(jì)師在雙 11 期間為阿里繪制了 4.1 億張各不相同的個(gè)性化廣告圖。

美圖——繪畫機(jī)器人Andy： 2 017年美圖公布了美圖影像實(shí)驗(yàn)室MTlab的2個(gè)人工智能技術(shù)成果：繪畫機(jī)器人Andy和機(jī)器重建圖片技術(shù)。其中，繪畫機(jī)器人Andy的實(shí)現(xiàn)需要的技術(shù)包括MTlab的人臉技術(shù)（MTface）、圖像分割技術(shù)（MTsegmentation）、影像生成技術(shù)（MTgeneration）。影像生成技術(shù)核心是基于MTlab自主研發(fā)搭建的生成網(wǎng)絡(luò)Draw Net，通過大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)，Draw Net可以構(gòu)建繪畫模型，這些模型包括大到構(gòu)圖、小到筆觸的不同層面的藝術(shù)風(fēng)格和繪制規(guī)則。

五、智能繪畫中人工智能技術(shù)應(yīng)用局限性

1. 機(jī)器的情感分析、理解能力較弱。

2. 機(jī)器學(xué)習(xí)能力有限，面對較抽象的畫作，可能生產(chǎn)出偏離客觀事實(shí)的作品。

3. 不同領(lǐng)域的繪畫作品難以滿足不同受眾的需求。

4. 人工智能畫作會使人類藝術(shù)創(chuàng)造的價(jià)值降低。

5. 部分觀點(diǎn)認(rèn)為人工智能畫作不能算作藝術(shù)品。

6. 人工智能畫作不具有藝術(shù)情緒。

7. 人工智能繪畫作品的版權(quán)歸屬模糊。

8. 原創(chuàng)度低的繪畫模仿易侵權(quán)其他作者的作品。

六、智能繪畫產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

1. 通過算法設(shè)計(jì)模擬更完美的筆觸效果。

2. 設(shè)計(jì)更具有藝術(shù)表現(xiàn)力的智能繪畫系統(tǒng)。

3. 通過在線實(shí)時(shí)運(yùn)算和離線精準(zhǔn)數(shù)值計(jì)算的混合模擬達(dá)到更符合事實(shí)的繪畫效果。

4. 通過色彩平衡與算法矯正對次生的閃爍損傷進(jìn)行算法修護(hù)，使色彩飽滿、色調(diào)統(tǒng)一。

5. 針對用戶個(gè)性化習(xí)慣進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。

6. 通過智能繪畫啟發(fā)更多藝術(shù)家的創(chuàng)作靈感。

7. 推進(jìn)傳統(tǒng)手繪與人工智能繪畫，兩者揚(yáng)長避短，互為補(bǔ)充。

8. 風(fēng)格遷移算法模型與參數(shù)需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。

9. 面向交互式電子書畫創(chuàng)作的算法研究和與相關(guān)軟件平臺的研制。

10. 由靜止的圖畫向運(yùn)動的動畫等形式發(fā)展。

* 本文為「智周」系列報(bào)告「核心版」，相應(yīng)「深度版」的推出計(jì)劃將在后續(xù)公布，敬請大家關(guān)注。針對「繪畫創(chuàng)作中人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢」這一主題，有哪些方向或主題，你希望在報(bào)告深度版中讀到更詳細(xì)的闡述與分析，歡迎留言，這將成為我們制作報(bào)告深度版的重要參考。

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核心版濃縮精華分析內(nèi)容至2頁內(nèi)，覆蓋重要數(shù)據(jù)、分析結(jié)論及案例簡述，以供使用者高效系統(tǒng)地了解人工智能技術(shù)在自身所關(guān)注產(chǎn)業(yè)內(nèi)的潛在機(jī)會。

深度版在核心版的基礎(chǔ)上，包含詳盡的行業(yè)或場景痛點(diǎn)分析、技術(shù)解讀、落地案例詳解及資料附錄等，以供有深度研究需求的使用者進(jìn)行深入探究。

機(jī)器之心Pro

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機(jī)器之心Pro 是基于「機(jī)器之心團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的百萬級規(guī)模人工智能知識圖譜及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫」搭建的人工智能領(lǐng)域?qū)I(yè)信息平臺。

目前已上線五個(gè)模塊：dashboard、新聞數(shù)據(jù)庫、行業(yè)數(shù)據(jù)庫、人工智能知識庫和深度精選，覆蓋 38 個(gè)技術(shù)領(lǐng)域及 55 個(gè)智能應(yīng)用領(lǐng)域。

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