年度福利当人工智能学会世界名画，TA会画出怎样的清华园？

编者按

前不久，清华学生团队所研发的「可以作诗」的人工智能系统，成功模仿作诗，其作品连人类自己也难以分辨究竟出自谁手。

那么，如果人工智能可以模仿世界名画进行「图画创作」又会有怎样的效果呢？新年伊始，研读间就带领大家看看人工智能画笔下的清华园。

浪漫主义

相比于中国传统绘画，油画是西洋画的主要画种之一。也是最早被中国人熟知的西洋绘画风格。大约15世纪时由荷兰人发明，高度写实。

19世纪初叶，资产阶级民主革命时期兴起于法国，当时画坛兴起一个艺术流派——浪漫主义画派，其中最著名的便是《自由领导人民》。

浪漫主义运动，是西方艺术史上一次重要的艺术运动。从整体上而言，浪漫主义运动由19世纪初期出现的许多艺术家、政治家、哲学家发起。浪漫主义强调直觉、想象力和感觉。画面色彩热烈，笔触奔放，富有运动感。

采用浪漫主义绘画技法来处理图片，重视色彩而非线条，它的颜色捕捉更加鲜艳，特别是线条的方向性会给画面以动感，而同时还兼具古典油画细腻的处理技法。

「浪漫派」清华园

印象主义

1874年莫奈创作的题为《印象·日出》的油画，被评论家们戏称这些画家们是「印象派」。因此得名的「印象派」在19世纪七八十年代达到了它的鼎盛时期。

塞尚《从贝尔维所见的圣维克托山》

印象主义风格，画面的笔触未经修饰，看起来并不像古典油画那么「精致」，着重表现「光」和「色彩」。而且以生活中的平凡事物做为描绘对象。

「印象派」清华园

野兽主义

野兽主义(Fauvism)是自1898至1908年在法国盛行一时的一个现代绘画潮流，得名于1905年巴黎的秋季沙龙展览。当时，以马蒂斯为首的一批前卫艺术家展于同一层厅的作品，引起轩然大波。「一罐颜料掼在公众的面前」，这是当时对野兽派的评价。

劳尔?杜飞（Raoul Dufy）是野兽派代表画家。其作品色彩艳丽，轻快活泼，具有极强的装饰性效果。他经常采用速写式的笔法，以纯粹的线条和笔触来作画。以他的作品为风格画处理，会看到明显的线条和笔触，以及对比鲜艳得「刺眼」的色彩。

「野兽派」清华园

达达主义

达达主义艺术是1916年至1923年间出现的一种艺术流派。达达主义是一种无政府主义的艺术运动，达达主义者认为「达达」并不是一种艺术，而是一种「反艺术」。由于艺术和美学相关，于是达达干脆就连美学也忽略了。传统艺术品通常要传递一些必要的、暗示性的、潜在的信息，而达达者的创作则追求「无意义」的境界。对于达达主义作品的解读完全取决于欣赏者自己的品味。

这个风格仿照的是达达主义、立体主义法国画家弗朗西斯?皮卡比亚（（Francis Picabia， 1879年1月-1953年11月）的作品《Gothic》。如同达达主义倡导的，画面上是什么，全凭欣赏者自己的品味。运用在实际处理中，冷暖明暗等细节较之前都有了明显的加强，用色也与原作相仿。

「达达派」清华园

这个风格也是仿照弗朗西斯?皮卡比亚的另一幅画作《Udine》，它创作于1913年，它的画法更有质感。以此处理的图片全部采用冷色搭配，对于光线在物体上的变化处理得很到位。

「达达派」清华园

表现主义

表现主义绘画是20世纪初期绘画领域，特别流行于北欧诸国的一股艺术潮流。它反对现实主义和自然主义，强调表现艺术家的主观感情和自我感受，而导致对客观形态的夸张、变形乃至怪诞处理。其中的代表画家是挪威的爱德华?蒙克（Edvard Munch）。

《呐喊》（《The Scream》），由挪威画家爱德华?蒙克（Edvard Munch）于1893年创作，他曾经这样描述灵感来源：「我和朋友一起去散步，太阳快要落山时，突然间，天空变得血一样的红，一阵忧伤涌上心头，深蓝色的海湾和城市，是血与火的空间。朋友相继前行，我独自站在那里，突然感到不可名状的恐怖和战栗，大自然中仿佛传来一声震撼宇宙的呐喊。」

以此为风格作图，可以看到画面的天空会被统一处理成原作一样的血红色，暗部的色调采用蓝黑色系，整个画面显得十分阴沉。

「表现派」清华园

抽象艺术

抽象艺术兴起于20世纪初，较大程度偏离或完全抛弃自然对象外观的艺术表现形式，是一种不描述自然世界的艺术。它透过形状和颜色，以主观方式来表达。康定斯基在1910年画了第一幅断然抽象的水彩画，是一幅无具象愿望的、充满活力的重叠色点，成为了抽象艺术绘画的先驱。

事实上，由于抽象艺术已经抛弃了实际具体的形体，理论上来说，人工智能如今还不具备这样的「抽象创作能力」。那么，以康定斯基1923年创作的《Transverse line》为风格画进行图片处理具体的场景可以得到什么的效果呢？

「抽象派」清华园

几何抽象主义

1917年在荷兰出现的几何抽象主义画派，以《风格》杂志为中心，掀起的「风格派运动」对后代的建筑、设计等影响很大。创始人为T.van杜斯堡，主要领袖为皮特?蒙德里安（Piet Mondrian）。

抽象风格派最核心的人物，风格派运动幕后艺术家和非具象绘画的创始者之一的蒙德里安，他的画作只能带上框来欣赏，作品以交错的三原色为基色的垂直线条和平面为特点，创造普遍的秩序与均衡之美。

基于他的画作风格深度学习处理图片，可以将图片同样抽象成垂直、水平的线条，体现空间位置的关系。尽管如此，距离大师的作品还有相当差距，体会一下风格罢了。

「几何抽象派」清华园

马赛克

大家熟悉的——马赛克来了。马赛克（Mosaic）是镶嵌图、拼贴画，是一门很古老的装饰艺术。最早源于古希腊，是用贝壳等天然贵重材料镶嵌的艺术品。到后期开始应用于宗教壁画和教堂建设，并渐渐越来越多地融入到各类工艺的设计中。

将图片「打码」应该是各种图片处理软件的基本功能里。但是基于深度学习，制作出的马赛克图片是什么样呢？

「马赛克」清华园

水彩画

水彩画是用水调和透明颜料作画的一种绘画方法，简称水彩，由于色彩透明，一层颜色覆盖另一层可以产生特殊的效果。与其他绘画比较起来，水彩画相当注重表现技法。水彩风景画在欧洲的起源可以追溯到18世纪。如今水彩画依旧是经久不衰的绘画类型，它表现出具有清新、透明、湿润、流畅、欢快的效果。

法国画家 Roland Palmaerts是当代知名水彩画家。他的画作有一种非常氤氲的水彩风景气质。以他的画作作为风格图进行处理，可以得到冷暖对比度极大的作品。

「水彩」清华园

波普艺术

波普艺术（Pop Art）的POP通常被视为「流行的、时髦的」一词（popular）的缩写。因此它代表着一种流行文化、通俗艺术。波普艺术一词最早出现于1952～1955年间，这种绘画流派通过塑造夸张、视觉感强、比现实生活更典型的形象来表达一种实实在在的写实主义。波普艺术最主要的表现形式就是图形。

罗伊?利希滕斯坦（Roy Lichtenstein）是一位美国波普艺术家，其作品常以卡通人物作为画中主角，后又模仿通俗连环画，创作了一批以少女为主题的爱情画和以空战为内容的战争画。

以波普艺术风格处理的图片省去了图片的各种细节，只抽离出形体，颜色上采用三种单色来表现全部的画面内容，肌理上则被「机械地」铺满纹理素材。

「波普」清华园

以罗伊的另一幅作品为风格画进行处理，可以看到另外一种效果，画面的质感和纹理都有所改变，而颜色也更加寡淡，暗部是大量深紫色，明部则是鲜明白色高光。

「波普」清华园

安迪·沃霍尔（Andy Warhol,1928.8.6－1987.2.22）被誉为20世纪艺术界最有名的人物之一，是波普艺术的倡导者和领袖，也是对波普艺术影响最大的艺术家。他大胆使用各种复刻技法，其作品和当代社会紧密结合，具有鲜明的时代感，比如他的经典作品《玛丽莲梦露》。

模仿他的艺术风格，这组图片处理时采用了红蓝色调处理，冷暖对比极为强烈，直击视觉的不是画面而是大块的颜色，体会一下——

「波普」清华园

海报是受到波普艺术影响最大的领域。比如这张著名的海报——Westinghouse Electric（美国西屋电气公司）的内部招贴画。设计者J. Howard Miller一共制作了42幅招贴画，「We Can Do It！」是其中1张。

以此为风格画进行训练，得到的图片从配色上和原画中黄蓝红的三色是一致的，画风上肌理和渐变都有相应的变化。

「波普」清华园

中国画

谈了这么多西洋画流派，中国绘画也极具特色，源远流长。从美术史的角度讲，民国前的都统称为古画。古代称作「丹青」。在世界美术领域中自成体系。按照表现手法有；有工笔、写意、钩勒、设色、水墨等技法形式。

在这里选择了两种最常见的类型——工笔画和写意画。

宋徽宗赵佶《腊梅双禽图》

工笔画又称 「细笔画」，要求「有巧密而精细者」 崇尚写实，求形似，宋代的院体画，明代仇英的人物画等都是经典的工笔画。工笔画在长期的历史发展中建立了一套严整的技法体系，以此为风格画进行深度学习，画面主要体现出工笔画的重要特征：色彩上设色艳丽、沉着、明快、高雅，有统一色调；线条上工整、细腻、严谨。

「工笔」清华园

写意画是用简练的笔法描绘景物。写意画多画在生宣上，纵笔挥洒，墨彩飞扬，较工笔画更能体现所描绘景物的神韵。写意画主张神似，体现了中国人独特的造型观和境界观。写意画哪怕只有一种黑色，也可以通过墨的干湿浓淡表现画面。

张大千国画山水

以此为风格画进行深度学习，画面的细节被完全省略，取代的是大块不同深度的「墨色」，着重体现画面的构图和意境。

「写意」清华园

漫画

欧美漫画（Comics）是世界漫画的一大类型，特别是随着20世纪30年代超级英雄系列漫画的风靡，也带起了漫画绘画的自身特色。欧美漫画画风粗犷，造型写实，画风夸张，用色饱满，注重画面结构。基于此特点的深度学习，画面颜色更加鲜艳，线条狂野，冷暖对比更加强烈。

「漫画」清华园

相比于欧美漫画，日漫是更为人熟知的画风。无论是写实类、少女系、少年向、萌系，都有着鲜明的辨识度。特别是对于人物身材比例、人体曲线、面部表情的刻画都较于欧美漫画更加细致。

宫崎骏的漫画，是日本漫画画风的典型代表，以他的《幽灵公主》宣传画为风格图进行深度学习处理，在画面色彩的纯度上进一步提高，画风也更华丽。

「漫画」清华园

无论是宫崎骏还是新海诚，日本漫画的场景绘制在世界漫画界都堪称精湛。以一副场景漫画作为风格化进行处理，可以感到明显的细节笔触和颜色过渡。

「漫画」清华园

插画

浮世绘是日本绘画重要的一类绘画，大量被运用在插画绘制中。兴起于江户时代，典型的花街柳巷艺术，主要用于描绘人们的日常生活和风景等。

这一幅风格画是选自浮世绘泰斗葛饰北斋创作于19世纪30年代的《神奈川冲浪里》，表现对抗自然的无畏力量。以此作为蓝本进行深度学习处理，从颜色上整个画面被调为青蓝色系，在细节上，局部重复的细节也被处理成海浪的样式。而这种重复单元也是深度学习一种常见的处理结果。

「浮世绘」清华园

当代插画其实并没有形成单独的流派，往往每个插画师都有自己极具风格化的表现。但是插画又十分具装饰性。所以在图片处理中，清新的插画风格也是常见的种类。

这里选取的是韩国插画师Kim yoon-hee的浪漫风格插画作品，属于甜美浪漫风格。处理后的图片处理细节上能够感到类似水溶铅、水彩的质感外，整体保持了原画的风格和色彩，饱和度整体提高。

「插画」清华园

彩铅画是一种介于素描和色彩之间的绘画形式。它的独特性在于色彩丰富且细腻，可以表现出较为轻盈、通透的质感。现在常用于绘制插画或者手绘本中。特别是在二次元中，一些精美的宣传插画大都采用彩铅绘制。

基于彩铅风格处理的画作，一方面模仿了风格图的配色系统，采用鲜亮的粉、绿等高饱和度颜色；另一方面发挥彩铅在描摹细节的优势，在建筑表面材质肌理上细致地处理细节纹路。

「彩铅」清华园

立体纸模

最后这一组的风格画并非是「画作」，而是概念建筑师利布斯·伍兹(Lebbeus Woods)的模型。他所有的作品都试图再现种种真实的建筑空间，但大都停留在图纸和模型上。

以此为风格画进行学习的作品可以看出一种独特的结构感。

「立体纸模」清华园

人工智能怎么做到的呢？

2016年，一篇学术论文提供了一种崭新的图片处理方法。基于深度神经网络，利用神经表征来分离，再组合随机图片的内容和风格，以此来实现一个可用来描绘艺术图像的算法。

它的基本方法就是利用一个多层的卷积神经网络（CNN）将绘画作品的一些指定的高级特征处理出来，用于模仿绘画风格，并将其应用在新图片上。

由上图可知，风格转换需要对图片的内容和风格进行单独地表示，上图为源图（风格提供方）下图为目标图（内容提供方），他们输入到由多层卷积层和池化层组成的深度神经网络中。其中，原图通过计算每一层卷积的特征图（feature maps）的相关系数来重建出风格的特征表示。

使用数学表达去描述上述思想就是需要构造一个损失函数（红框所示），此损失函数是由风格损失项和内容损失项两者线性组成，其中alpha和belta分别代表风格和内容的权重比例。

这种方法最核心的思想就是利用深度学习网络对高层语意信息的表达能力，同时巧妙地构造出损失函数，随后的求解过程都是已经成熟的技术方法了。

据贵系同学表示，熟悉深度学习方法的人，不到一周就可以搭建出这样的人工神经网络。

然而，对于研读间来说——臣妾做不到啊！

所以还是老老实实发福利吧。

论文地址

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本文图片采用Photoshop、Lightroom、Prisma、「深黑」等软件制作

策划 | 常松

制图 | 祖玮

责编 | 房几 舒波

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