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基于StyleGAN2的柯尔克孜族纹样的生成研究.pdf
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1、Design 设计设计,2023,8(3),1785-1795 Published Online September 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/design https:/doi.org/10.12677/design.2023.83215 文章引用文章引用:冯政辉,米高峰.基于 StyleGAN2 的柯尔克孜族纹样的生成研究J.设计,2023,8(3):1785-1795.DOI:10.12677/design.2023.83215 基于基于StyleGAN2的柯尔克孜族纹样的生成研究的柯尔克孜族纹样的生成研究 冯政辉冯政辉,米高
2、峰,米高峰*陕西科技大学设计与艺术学院,陕西 西安 收稿日期:2023年8月14日;录用日期:2023年9月9日;发布日期:2023年9月19日 摘摘 要要 探究柯尔克孜民族纹样的创新生成方法,在民族优秀传统文化传播方面进行尝试。探究柯尔克孜民族纹样的创新生成方法,在民族优秀传统文化传播方面进行尝试。通过技术方法的创新通过技术方法的创新促进民族纹样与现代时尚元素的结合,加快民族纹样的现代化应用。将收集到的柯尔克孜族图案导入到促进民族纹样与现代时尚元素的结合,加快民族纹样的现代化应用。将收集到的柯尔克孜族图案导入到模型系统中,并运用生成式对抗网络技术对模型进行训练,使其衍生出新的纹样元素,建立柯
3、尔克孜族模型系统中,并运用生成式对抗网络技术对模型进行训练,使其衍生出新的纹样元素,建立柯尔克孜族纹样元素库。在实验样本有限的情况下,得到了柯尔克孜族创新性纹样,丰富了柯尔克孜族纹样元素库,纹样元素库。在实验样本有限的情况下,得到了柯尔克孜族创新性纹样,丰富了柯尔克孜族纹样元素库,为进一步探索更可控的纹样生成技术奠定了基础。运用生成式对抗网络模型计算得到的柯尔克孜族纹样为进一步探索更可控的纹样生成技术奠定了基础。运用生成式对抗网络模型计算得到的柯尔克孜族纹样元素,既有传统纹样的艺术性,也满足了信息时代艺术设计衍生的时效性需求,更与现代时尚追求偏好元素,既有传统纹样的艺术性,也满足了信息时代艺术
4、设计衍生的时效性需求,更与现代时尚追求偏好相一致。通过在现代文创产品和服装服饰等设计相一致。通过在现代文创产品和服装服饰等设计中的应用,促进了优秀民族文化中的应用,促进了优秀民族文化的的传播和继承。传播和继承。关键词关键词 柯尔克孜族纹样,生成式对抗网络,柯尔克孜族纹样,生成式对抗网络,GAN,纹样创新生成,纹样创新生成 Research on the Generation of Kirgiz Patterns Based on StyleGAN2 Zhenghui Feng,Gaofeng Mi*School of Art&Design,Shaanxi University of Scien
5、ce&Technology,Xian Shaanxi Received:Aug.14th,2023;accepted:Sep.9th,2023;published:Sep.19th,2023 Abstract The objection of this study is to explore the innovative generation method of Kirgiz ethnic pattern and attempt to apply it into diffusion of the excellent traditional culture of the nation,promo
6、te the combination of ethnic patterns and modern fashion elements through the innovation of technical methods,and accelerate the modern application of ethnic patterns.The collected Kirgiz patterns were imported into the model system,and the model was trained using generative adversarial network tech
7、nology to derive new pattern elements and establish a Kirgiz pattern element library.*通讯作者。冯政辉,米高峰 DOI:10.12677/design.2023.83215 1786 设计 In the case of limited experimental samples,the innovative patterns of Kirgiz were obtained,and the pattern element library of Kirgiz was enriched,which is favora
8、ble for further exploration of more controllable pattern generation techniques.The Kirgiz ethnic pattern elements calculated using the generative adversarial network model not only have the artistry of traditional patterns,but also meet the timeliness requirements of derivation of art and design at
9、information age,and are consistent with the contemporary preferences for fashion pursuit.Through its application in modern cultural and creative products and clothing design,the study has promoted the dissemi-nation and inheritance of excellent ethnic culture.Keywords Kirgiz Patterns,Generative Adve
10、rsarial Network,GAN,Pattern Innovation Generation Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 民族传统装饰图案是由各个民族根据各自的文化发展理念,不同的历史地理优势,在多年的工作和生活过程中,为了适应心理的
11、美学需求而在媒介物上加以平面或立体装饰而产生和构成的,既体现了本民族的特点,又不同于其他民族的风格,是各个民族精神文化的凝练。2022 年 5 月,中共中央办公厅、国务院办公厅出台了关于推进实施国家文化数字化战略的意见1。当前,我国已大步迈向数字文化时期,以 5G 技术、虚拟现实、人工智能等为代表的新兴技术正蓬勃发展,对于怎样运用好新型信息技术来弘扬我国优秀的传统文化,有待进一步研究。如今计算机信息技术蓬勃发展,运用计算机技术助力传统文化的传承发展是对国家战略的响应,也是时代发展的趋势。2.研究背景研究背景 2.1.弘扬民族文化需求日益显著弘扬民族文化需求日益显著 民族传统文化精神流寓于传统装
12、饰纹样中,民族传统装饰纹样又受民族文化精神的支配,是民族深厚的历史积淀。我国柯尔克孜族具有悠久的历史和璀璨的文明,在保卫边疆,维护祖国统一和共建中华文化宝库中做出了重要贡献2。他们在长期的生活劳动中形成的传统美术,艺术类型异彩纷呈,且具有鲜明的地域文化特征。作为我国少数民族装饰纹样艺术的一个分支,柯尔克孜民族装饰纹样艺术特征鲜明,文化内涵深刻,它的艺术形式集宗教文化,图腾文化,地域文化、游牧文化及其他诸多文化内涵于一体。文化,是民族的血脉,是人民的精神家园。文化自信,是更基本、更深层、更持久的力量。中华文化所特有的思想,智慧,胸襟和神韵,平添了中国人民,中华民族心灵深处的信心与骄傲3。柯尔克孜
13、族纹样的传承传播不仅可以增强大众对少数民族文化的理解,促进民族交流交往,更有利于中华优秀文化的共同繁荣,增强文化自信。2.2.数字赋能文化产业蓬勃发展数字赋能文化产业蓬勃发展 加快打造新发展格局、聚焦高质量发展,需要构建现代化的产业体系4。在学科融合的时代背景下,大数据、人工智能等计算机技术为民族文化的保护及创新开辟了新的路径。近年来深度学习技术兴起,并在计算机视觉领域发挥显著作用。生成式对抗网络技术应用于图像生成领域始于 2014 年,这项技术不Open AccessOpen Access冯政辉,米高峰 DOI:10.12677/design.2023.83215 1787 设计 仅可以对图
14、像进行分类,对低分辨率的图像进行超分辨率重建,还可以进行创新性图像的生成以及图像风格迁移。利用生成式对抗网络技术来进行民族纹样图像的生成,可以在数据库不充分的情况下为设计师提供充分的参考,在各民族元素的多元融合发展中发挥着不可忽视的作用。3.柯尔克孜族纹样应用现状柯尔克孜族纹样应用现状 3.1.传统应用模式下的现状传统应用模式下的现状 柯尔克孜族是一个具有高度审美能力的民族,他们在雕刻、手工刺绣、编织、木器制作、皮革工艺制作和金属工艺加工等各类民间造型艺术方面具有很高的造诣。传统应用模式下的装饰纹样多以花毡、皮制品、金属制品、木雕、刺绣和编织品为载体5。这些手工艺品不仅制作精美、形象动人,且历
15、史悠久,源远流长。其中,柯尔克孜族刺绣和柯尔克孜族服饰分别在 2008 年和 2014 年被列为国家级非物质文化遗产,柯尔克孜族毡绣、布绣、柯尔克孜族马鞍制作技艺、绣花布单制作技艺、白毡帽制作技艺和约尔麦克编织技艺被列为区级非物质文化遗产。这些手工艺品与柯尔克孜族人民的衣食住行息息相关,无论是碗、杯、木箱等生活器具,还是服饰帽饰以及一些金银配饰,民族装饰纹样都在其中扮演了及其重要的角色6(见图 1)。Figure 1.Traditional application of Kirgiz patterns 图图 1.柯尔克孜纹样的传统应用 柯尔克孜族在传统代际传承的基础上,其文化传播存在一定局限性
16、,而传统民族纹样的创新性应用以及与当代时尚潮流的结合是其传播传承的新路径。一个民族的装饰艺术是在该民族的历史及文化发展过程中逐步形成的,柯尔克孜族是中国最古老的跨境游牧民族之一,其文化内涵深厚,纹样的主题、形式、色彩等特征都体现了该民族对生活及艺术的凝练,其纹样本身具有深厚的传统特性,故在拓展创新上需多方位兼顾,保持其传统特色的同时,进行创新7。在潜在特征提取及风格迁移方面,生成式对抗网络技术或许可以很好的完成这一需求。冯政辉,米高峰 DOI:10.12677/design.2023.83215 1788 设计 3.2.创新应用模式下的现状创新应用模式下的现状 当前市面上的柯尔克孜族相关文创产
17、品类别及款式较少,主要有丝巾、咖啡杯、冰箱贴、胸针和钥匙扣等服饰配饰(见图 2)。这些文创多是把传统经典纹样直接排列组合在不同产品上,如图 2-a、图 2-b中的丝巾和咖啡杯。尽管图 2-c 中所示的文创产品使用了毡房、帽饰或是玛纳斯等形象,但其中也对柯尔克孜族传统经典纹样进行了直接的运用。可见,柯尔克孜族的纹样是浓厚民族风情的一种体现载体。此类传统经典纹样的直接应用受众有限,多是对民族文化感兴趣的人群,为了扩大受众范围,应考虑传统元素与当下时尚风格的结合,从而促进柯尔克孜族文化的传播与进一步发展。在传统与时尚相结合方面,潘云鹤8利用形状文法进行图案设计研究,孙守迁等9总结了包括形状文法在内的
18、产品风格计算研究进展,后人再次基础上不断发展创新,将形状文法引入传统纹样再设计创新。季铁等10利用可拓理论对民族图案基元的语义进行提取、量化分析、图形解析,以优化产品设计过程中民族图案的运用。这些技术方法的跨领域运用,为民族图案的创新性应用发展带来了新的生机。在信息时代,将深度学习领域的技术运用到民族纹样创新生成中,不仅完成了技术跨领域应用,为民族传统纹样创新发展提供新路径,同时也能满足当下互联网时代对于生产效率的需求。因为,本研究考虑将生成式对抗网络技术在民族纹样生成创新领域进行探索性应用。Figure 2.The application of Kirgiz patterns in lite
19、rary creation 图图 2.柯尔克孜族纹样在文创中的应用 4.生成式对抗网络生成式对抗网络 4.1.GAN 2014 年 Ian Goodfellow 等11提出了一种新的无监督学习算法框架生成式对抗网络 GAN(Ge-nerative adversarial networks)。它主要由生成器和判别器两个部分组成,其基本工作原理(见图 3)为生成器根据输入的图像数据集不断生成相近的图像,判别器对生成的图像进行判别,两者在互相博弈学习的过程中不断优化。在模型经过多次训练迭代后,生成器可以生成非常接近真实图像又不与其完全相同的图像。生成式对抗网络在诸多方向有研究和应用,例如图像生成、图
20、像超分辨率重建、风格迁移以及语义分割等。冯政辉,米高峰 DOI:10.12677/design.2023.83215 1789 设计 Figure 3.Basic working principle of GAN 图图 3.GAN 基本工作原理 为了满足不同领域的研究和应用需求,GAN 技术迅速发展壮大,产生了适用各个领域的不同模型,例如 CGAN、CycleGAN、WGAN、SAGAN、ProGAN、DCGAN、StyleGAN。其中,DCGAN 近年来在图像生成领域被广泛研究和应用,在传统图案创新生成中也被积极探索。刘淼等12通过 DCGAN 模型训练生成瑞昌竹编传统元素并将生成的图案在交
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