如何计算一幅画的熵?

杰克森·波洛克(Jackson Pollock)的画,熵值很高。

利用全新的电脑程序,科学家可以量化一幅画的多项数据,从而追踪风格的演变。

撰文:耶斯·罗密欧(Jess Romeo)

翻译:罗广桢

对于浪漫的人来说,物理学家哈罗德·里贝罗(Haroldo Ribeiro)最近的工作可能有些乏味。他开发了一款应用程序,可以把一副画直接量化成多种不同的数字集合。如今,里贝罗已经借助这款基于物理学的应用程序,分析了近140 000幅存储在视觉艺术百科全书WikiArt网站上的画作。他希望从中寻找绘画风格演变的趋势。

在《美国科学院院刊》(PNAS)上,里贝罗和同事解释了程序的工作流程。这款程序可以评估画作复杂性和熵(无序性)。复杂性的高低由单幅图像中绘画技法的丰富程度决定,范围从变化多端(高复杂度)到相对稳定(低复杂度)。熵的大小取决于图像的无序程度:画作越“中规中矩”,熵就越低。

算法会以图像中2×2像素的方格为基础进行分析,并根据之前提到的两个判别标准打分。里贝罗和同事发现,画作中复杂度和熵值的变化,可以反映从古至今绘画艺术在风格上的变化。现代派的绘画(特点是混色的边缘和松散的笔触)通常具有较低的复杂度和较高的熵值。后现代派的绘画风格更加简单,偏向辨识度高的物体和明显、清晰的边缘。比如安迪·沃霍尔(Andy Warhol)的《金宝汤罐头》,这让画作表现出高复杂度、低熵值的特征。在20世纪60年代末,绘画艺术经历了一次从现代主义过渡到后现代主义的剧烈变化,这套算法可以量化变化过程中最剧烈的峰值。

研究人员认为,借助这些简单的判定标准,我们能够更好地理解绘画艺术的演变,捕捉与各个艺术时期有关的信息,确定各艺术时期间的内在联系。通过了解这些“标准流程”,程序甚至可以将原本鲜为人知的画作归到某个具体的艺术流派中。

马克西米利安·席希(Maximilian Schich)在得克萨斯大学达拉斯分校任职,是这里的艺术与科技学教授,他非常支持研究这样的交叉学科。“这项研究之所以吸引我,是因为他们从局部,从像素与像素之间的关系来审视画作的复杂性,”席希教授说,“你或许可以讽刺地说,‘啊,这太小儿科了——根本不能诠释整幅画作。’但其实这才是这项研究的价值所在。”

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