Элегантность в пикселях: современные тенденции в компьютерном проектировании орнаментов

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 004; 7.05                                       

Сфера автоматизированного проектирования претерпела замечательные преобразования, особенно в области орнаментации. В этой статье рассматриваются современные тенденции в компьютерном дизайне орнаментов. Сегодня творческое переосмысление исторического орнамента разворачивается в сфере современных компьютерных технологий.

Ключевой тенденцией в этой сфере является растущая область параметрического проектирования, где алгоритмы и математические уравнения используются для создания сложных моделей и структур. Результатом является набор узоров, которые не поддаются ручному воспроизведению, демонстрируя новое измерение в создании орнамента. Появление 3D-печати и аддитивного производства еще больше усиливает эту трансформацию.

Центральное место в этом цифровом ренессансе занимает быстрое развитие нейронных сетей, примером чего являются такие организации, как Midjourney, Playground AI, DiffusionBee, DALLE2, Fy! Studio и другие. Эти сложные сети не только генерируют новые идеи, но и служат источником творческого вдохновения. В статье представлены примеры генерации идей с использованием нескольких нейронных сетей.

По сути, компьютерный дизайн превратил мир моды в динамичную и инновационную сферу, где традиции органично сочетаются с технологиями. Помимо простой эстетики, эта эволюция открывает разнообразные возможности для дизайнеров, способствуя творчеству, устойчивости и персонализации в моде.

Цель работы. Исследование технологий цифрового проектирования орнаментов и разработка авторских предложений на его основе.

Задачи: оценка современных технологий цифрового проектирования орнамента и тенденций их развития; изучение роли генеративного проектирования и его практического применения; формирование дизайнерских предложений на основе современных генеративных технологий; разработка алгоритма использования нейронных сетей для разработки орнамента.

В работе были использованы основные приемы:

• -    Параметрический дизайн, использующий методы параметрического моделирования, компьютерные алгоритмы на основе диаграммы Вороного, топологической оптимизации, генетических методов.

• -    Анализ влияния 3D-печати и аддитивного производства на дизайн одежды оценивается путем изучения используемых материалов, технологий печати и возможности преобразования цифровых дизайнов в осязаемые, пригодные для реального воплощения изделий и использования.

• -    Определение роль нейронных сетей и инструментов генеративного проектирования исследуется в практических приложениях с использованием таких платформ, как Midjourney, Playground AI, DiffusionBee, DALLE2, Fy! Studio.

В эпоху бурного научно-технического и технологического прогресса, тотальной цифровизации производств, широкого использования систем автоматизированного проектирования различных изделий, цифровые технологии проникают во все сферы художественного проектирования изделий и материалов для них. Сегодня дизайнеры и художники используют самые современные программные средства и технологии для создания цифровых орнаментов, сочетающих в себе достижения традиционного ручного мастерства с цифровой точностью.

Одной из наиболее заметных тенденций в области автоматизированного проектирования орнаментов является слияние традиций и инноваций. Дизайнеры используют САПР для переосмысления традиционных мотивов и техник, вдохнув новую жизнь в вековые орнаменты. Взяв, например, эпоху Возрождения или геометрические узоры русского народного искусства, САПР позволяет художникам деконструировать, переосмыслять и украшать эти формы с учетом современных тенденций [1]. Этот сплав старого и нового не только отдает дань уважения прошлому, но и расширяет границы возможного в орнаменте (Рисунок 1).

Рисунок 1. Дизайн по мотивам русской вышивки

Еще одна тенденция, набирающая обороты в орнаментике, – параметрический дизайн. Этот подход использует алгоритмы и математические уравнения для создания сложных, запутанных узоров и структур. Дизайнер вводит параметры, определяющие различные аспекты орнамента, такие как размер, форма, плотность, а программное обеспечение генерирует дизайн на основе этих данных. Параметрическое проектирование орнамента не только ускоряет процесс конструирования, но и позволяет создавать высоко детализированные и уникальные образцы, которые практически невозможно изготовить вручную [2].

Появление 3D-печати и аддитивного производства произвело революцию в создании украшений. Теперь дизайнеры могут точно и эффективно воплощать свои цифровые проекты в физические объекты. Эта технология позволяет изготавливать поделочные изделия из широкого спектра материалов — от металлов и пластмасс до керамики и даже съедобных веществ. Универсальность 3D-печати открыла новые возможности для экспериментов и индивидуального подхода к созданию орнаментов [3].

Генеративный дизайн выводит САПР на качественно новый уровень, используя возможности искусственного интеллекта. При таком подходе алгоритмы, анализируя ограничения и цели проектирования, автоматически генерируют несколько итераций дизайна. Затем проектировщики могут выбрать наиболее подходящий вариант из этих итераций. Эта тенденция особенно полезна для архитекторов и дизайнеров интерьеров, которым нужны индивидуальные украшения, подходящие под конкретное пространство и эстетику [4].

Благодаря искусственному интеллекту можно экономить время на поиск источников вдохновения, так как в этом качестве выступают такие нейронные сети, как Midjourney, Playground AI, DiffusionBee, DALL-E 2, Fy! Studio и многие другие. Приведем пример того, как с помощью нейросетей можно создавать творческие эскизы дизайна одежды. Для этого выбираем нейронную сеть — одну или несколько, самых привычных и удобных для нас. В данном случае — DALL-E 2, Fy! Studio и VisualHound. Далее составляем понятный, очень детальный запрос, со всеми нюансами и особенностями, которые хотелось бы увидеть в конечном итоге. Генерация изображения может быть долгая, скорее всего, итоговое изображение не получится ни с первого, ни со второго, и даже ни с третьего раза. Вот несколько «горячих словосочетаний», а также советов для наилучшего результата генерации изображения: 3D-рендеринг, цифровое искусство, обязательно описываем конкретные детали, стиль изображения, яркий или темный рисунок, цветовая гамма, реалистичность. Собственный пример текстового запроса на создание цифрового платья, который мы отправляем в DALL-E 2: «Цифровое платье — творение, отличающееся своим объемным и воздушным дизайном. Оно изящно вздымается, образуя волны. Платье воздушное и невесомое, со слоями полупрозрачной ткани, которые улавливают свет и создают завораживающую игру цветов. Цветовая палитра платья представляет собой симфонию ярких оттенков. Оно начинается с мягкого, переливающегося белого в верхней части, постепенно переходящего в оттенки пастельного голубого и розового по мере того, как каскадом спускается вниз. Эти цвета вызывают ощущение свежести, молодости и чистоты.» (Рисунок 2).

Рисунок 2. Генерация изображений с помощью нейросети DALL-E 2

В данном результате понравились 2 изображения и далее были выполнены другие вариации данной модели (Рисунок 3).

Рисунок 3. Генерация изображений с помощью нейросети DALL-E 2

Результат — понравился, мы сохранили все варианты на компьютер, но на этом не закончили, а решили попробовать снова, немного изменив текстовый запрос и дав его в другую нейросеть VisualHound: «Цифровое платье — поразительный шедевр, отличающийся своим объемным и воздушным дизайном. Оно изящно вздымается, образуя волны, которые, кажется, бросают вызов гравитации. Что отличает это платье, так это яркий и замысловатый узор, украшающий его поверхность. Платье воздушное и невесомое, со слоями полупрозрачной ткани, которые улавливают свет и создают завораживающую игру цветов. На это воздушное полотно нанесен яркий и привлекательный узор, добавляющий дизайну динамичный элемент. Рисунок на платье - это взрыв яркости и энергии. В нем объединяется абстрактный, но гармоничный дизайн. Это цифровое изображение отражает гармоничное сочетание моды, артистизма и смелого дизайна, подчеркивая красоту как платья, так и модели, которая его носит.» (Рисунок 4).

Рисунок 4. Генерация изображений с помощью нейросети VisualHound

Данные изображения нам понравились больше всего, но мы решаем добавить в свой эскиз орнамент, который разработала нейросеть Fy! Studio (Рисунок 5).

Рисунок 5. Генерация изображений с помощью нейросети Fy! Studio

Далее в программе Sketchbook мы отрисовываем свой дизайн одежды на основе разработанных нейросетями изображений (Рисунок 6). Благодаря нейросетям, художники, орнаменталисты, дизайнеры, модельеры могут экономить достаточно много сил и времени на этапе поиска источников вдохновения, так как, чаще всего, именно этот этап является наиболее трудоемким при создании новых произведений. Мир орнаментального дизайна переживает цифровой ренессанс, обусловленный интеграцией технологий и творчества. Благодаря слиянию традиций и инноваций, параметрическому проектированию, 3D-печати, генеративному дизайну и стремлению к устойчивому развитию компьютерный дизайн орнаментов расцветает, как никогда ранее. Эти тенденции не только расширяют горизонты возможного, но и вынуждают дизайнеров осваивать новые рубежи в эстетике и функциональности. По мере развития технологий мы можем ожидать еще более захватывающих разработок в области орнаментации, расширяющих границы творчества и мастерства.

Рисунок 6. Итоговые эскизы одежды

Эта постоянно развивающаяся сфера компьютерного проектирования орнаментов привносит ряд новых возможностей, как для различных отраслей промышленности, так и для индивидуальных мастеров. Вследстиве этого на наших глазах компьютерное проектирование орнаментов совершает революцию в индустрии моды, предоставив дизайнерам мощный инструментарий для пересмотра её границ. Орнамент в моде больше не зависит исключительно от мастерства человека работать кистью или иглой. САПР позволяет дизайнерам экспериментировать со сложными текстурами, узорами и мотивами, делая одежду не только функциональной, но и визуально еще более привлекательной. Возможности безграничны: от цифрового кружева до сложных геометрических принтов [5].

Высокая мода всегда была связана с созданием уникальных в изделий, а использование САПР делает процесс еще более совершенным с технической точки зрения. Теперь модные дома могут предложить своим клиентам возможность персонализировать одежду до немыслимого ранее уровня детализации. От вышивки на заказ до персонализированных украшений — модельеры могут удовлетворить любые индивидуальные вкусы и предпочтения заказчика. Мир ювелирных изделий и моды с радостью принимает компьютерное проектирование орнаментов. Дизайнеры могут предоставлять клиентам возможность носить действительно уникальные и индивидуальные украшения. Индустрия моды все чаще сталкивается с проблемой вредного воздействия на окружающую среду. Компьютерное проектирование орнаментов играет важнейшую роль в повышении экологичности моды. Дизайнеры могут оптимизировать орнаменты без физических образов, что минимизирует расход материалов на новые образцы. Появилась возможность выбирать экологически чистые материалы и экспериментировать с инновационными, экологически безопасными украшениями. Слияние технологий и моды также демократизировало процесс проектирования. Начинающие дизайнеры и независимые модные бренды могут использовать САПР для создания сложных украшений в небольших масштабах, что начинает конкурировать с доминирующим положением традиционных домов моды. Такая демократизация способствует развитию творчества и разнообразия в отрасли. С появлением виртуальных показов и цифровых подиумов модельеры получили возможность экспериментировать с орнаментами, которые могут оказаться непрактичными для традиционных подиумов. Такие цифровые показы позволяют дизайнерам расширить границы творчества и воображения и реализовать самые смелые идеи. Дизайнеры продукции используют цифровые инструменты для создания сложных и визуально привлекательных деталей на своих изделиях. Компьютерная обработка орнамента улучшает общее впечатление пользователя и выделяет продукцию на переполненном рынке.

Цифровые художники открывают широкие возможности орнаментации в своих творениях. Возможность создавать орнаменты и манипулировать ими в цифровом формате позволяет художникам расширить границы своего художественного выражения, создавая визуально потрясающие и заставляющие задуматься произведения. По мере продвижения вперед необходимо следить за появляющимися технологиями и их влиянием на проектирование орнаментов. Дополненная реальность (AR) и виртуальная реальность (VR) уже влияют на то, как дизайнеры и потребители взаимодействуют с декоративными элементами, позволяя создавать иммерсивные и интерактивные впечатления. Кроме того, интеграция искусственного интеллекта (ИИ) в процессы проектирования может привести к появлению еще более совершенных алгоритмов генеративного проектирования и автоматизированных орнаментальных решений [6].

Таким образом, компьютерное проектирование орнаментов превратило моду в динамичную и инновационную область, где традиции встречаются с технологиями. Появляются новые возможности для творчества дизайнеров, устойчивости и персонализации моды. По мере развития технологий цифровой эпохи мы можем ожидать дальнейшего формирования новых способов создания одежды и творческого самовыражения.