Evolutionäre Kunst


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Qbist -

ein funktionsorientierter Ansatz


Günter Bachelier

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Qbist als Teil eines einfachen evolutionären Kunstprozesses

Das Programm Qbist von Dr. Jörn Loviscach, wird als Vertreter einer funktionsorientierten Bilderzeugung im weiteren beschrieben. Durch die Verwendung eines einfachen Mutationsprozesses unter den Selektions-Operationen eines Nutzes kann es bereit als Teil eines evolutionären Kunstprozesses betrachtet werden.

Die Eigenschaft der funktionsorientierten Bilderzeugung bezieht sich darauf, daß ein Bild zunächst nicht durch Pixel definiert wird, denen jeweils ein RGB-Wert zugeordnet ist, sondern durch eine Formel, die auf jede Pixelposition eines Bildes angewendet wird, und somit dieser Position einen RGB-Wert zuordnet.

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Farbtransformation
 

Grundlage bilden Farbraumtransformationen, die RGB-Werte bzw. Positionsbeschreibungen von Pixel in einem Bild aufnehmen und einen neuen RGB-Wert erzeugen. In der Variante von Qbist werden genau zwei als Argumente verwendet, die genau einen Output liefern. Es werden acht solcher Farbraumtransformationen verwendet, wobei diese Anzahl variabel ist. Beispiele für solche Transformationen sind:

multiply: Multiplikation korrespondierender Farbwerte des ersten und des zweiten Argumentes.

complement: Erzeugung des Komplementwertes des ersten RGB-Wertes ohne Berücksichtigung des zweiten Wertes.

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Qbist mit ungeschlechtlicher Reproduktion Als Input wird bei der vorliegenden Qbist-Implementierung und bei der Erzeugung eines 2-dimensionalen Bildes die Koordinaten eines Punktes eingelesen, die zwei der drei Register belegen. Das dritte Register wird mit einem konstanten Wert belegt. Auf diese Registereinträge werden sequentiell Farbraumtransformationen angewendet, und der Inhalt eines der Register wird als R-, G- oder B-Wert des entsprechenden Koordinatenpunktes interpretiert. D.h. diese Vorgehensweise kann als ungeschlechtliche Reproduktion interpretiert werden, da für die Erzeugung eines Pixels ausschließlich die Position des Pixels nicht jedoch Positionen Pixel oder Farbwerte anderer Pixel mit berücksichtigt werden.
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Erweiterungen Erweiterungen mit geschlechtlicher Reproduktion, selbstadaptiver Mutationsschrittweitenvektoren, Oberflächen- und Volumen-Qbist, und die Erweiterung auf akustische Systeme wird im Rahmen der Erweiterung computerunterstützter, evolutionärer Kunst beschrieben.  
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Programmablauf der Mac-Version
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Initialisierung

Die Evolution beginnt mit der Initialisierung, bei der eine Defaultformel oder eine vorhandene Formel aus einem vorangegangenen Evolutionsprozeß geladen wird, wobei der Befehl Apfel-O benutzt werden kann.

Diese Formel erzeugt ein quadratisches Bild im Mittelbereich einer quadratischen 3 x 3 Palette.

Eine Formel kann theoretisch ein Bild mit einer beliebigen Auflösung erzeugen, wobei für große Bilder jedoch sehr viel Rechenzeit benötigt wird, sodaß während des Evolutionsprozesses kleine Bilder erzeugt werden. 

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Speichern von Formeln

Die Formeln zu einem Bild können durch die Speicher-Operation Apfel-S in einen generationsübergreifenden Bild- bzw. Formel-Speicher abgelegt werden, sodaß diese für nachfolgende Evolutionsprozesse konserviert sind.

Im Bezug auf das Speichern von Formeln zeigt sich jedoch eine Schwäche des Interfaces der vorliegenden Implementierung von Qbist, da bei mehreren Bildern auf der Palette im Speichern-Dialog keine Möglichkeit existiert eine der Bilder bzw. Formeln explizit auszuwählen.

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Reproduktion

Durch einen Mutationsprozeß wird die Formel verändert, wonach das entsprechende Bild in eines der acht verbleibenden Bereiche der 3 x 3 Palette eingetragen wird.

Der Grad der Mutation kann durch fein, mittel groß festgelegt werden, indem im Menu "Variations" die Befehle Apfel-F, -M, und -C angewendet werden könnnen.

Diese Einzelmutation der Elternformel wird genau acht mal durchgeführt, bis alle neun Elemente der 3 x 3 Palette belegt sind.

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 Selektion

Durch eine Selektions-Operation wird eines dieser neun Bilder ausgewählt, indem imVariatonsmenü die entsprechende Zahl ausgewählt wird, bzw. indem der Befehl Apfel+Zahl aus {0, 1, ...8} eingegeben wird.

Diese ausgewählte Formel wird als Grundlage für die nächste Reproduktionsphase verwendet, wodurch alle anderen acht Bilder bzw. Formeln verworfen werden.

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(1,8)-ES Diese Reproduktionsstrategie läßt sich mit Hilfe der Terminologie der Evolutions-Strategien somit als (1+8)-ES beschreiben, d.h. ein Elternteil erzeugt durch eine ungeschlechtliche Reproduktion mit Hilfe eines Mutations-Operators 8 Nachkommen, die zusammen mit dem Elternteil in die Zwischenpopulation aufgenommen werden. Aus dieser Zwischenpopulation wird durch die Selektion zur Übernahme in die Nachfolgepopulation (sel (N)) genau ein Individuum ausgewählt, das als Elternteil in der nächsten Generation verwendet wird.
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Speichern von Bildern

Jede der erzeugten Formeln kann ausgewählt werden und ein Bild mit einer beliebigen Auflösung und Seitenverhältnissen erzeugen, das im Tiff-Format abgelegt wird, was durch den Befehl "Save Tiff" oder Apfel-T geschieht, der eine Dialogbox öffnet, in der die Pixel-Angaben für die Bildbreite und -länge angegeben werden können.

Nach diesen Angaben folgt eine Dialogbox, in der der Name des Pixelbildes angegeben werden kann. Leider ist an dieser Stellle die Softwareergonomie des Programmes verbesserungsbedürftig, da wie beim Speichern von Formeln unklar ist, welches der vorliegenden neun Bilder in einer höheren Auflösung erzeugt werden soll.

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Keine neuen Informationen bei breitformatigen Bildern

Im Bezug auf die wählbaren Seitenverhältnisse zeigt sich jedoch eine Schwäche der vorliegenden Implementierung von Qbist, da bei einer breitformatigen Bildeinstellung keine neuen Bildelemente im Vergleich zu der quadratischen Grundform berechnet werden, sondern es anscheinend zu einer einfachen Verzerrung kommt.

 

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Referenz Loviscach, Jörn: Ausgewürfelt: Moderne Kunst algorithmisch erzeugt. In: ct 10, 1995, S. 326 - 330.

 


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