前　言Learning Processing：A Beginner抯 Guide to Programming Images, Animation, and Interaction, Second Edition本書講的是什么本書講了一個(gè)故事。一個(gè)關(guān)于解放與自由的故事，一個(gè)關(guān)于逐步了解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的故事。通過編寫代碼，可以創(chuàng)造屬于你自己的多媒體設(shè)計(jì)，而不必拘泥于已有的軟件工具。這個(gè)故事不僅僅是為科學(xué)家和工程師準(zhǔn)備的，同時(shí)也是為你準(zhǔn)備的。
本書是為誰準(zhǔn)備的本書是為初學(xué)者準(zhǔn)備的。如果你到目前從未編寫過一行代碼，那么本書對你來說再合適不過了。本書的前9章會(huì)由淺入深地講授編程的基礎(chǔ)知識(shí)。你并不需要任何編程的背景知識(shí)，只需要有操作電腦的基礎(chǔ)知識(shí)——打開電腦、瀏覽網(wǎng)頁、運(yùn)行程序之類的知識(shí)就足夠了。
由于本書使用Processing進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此對于那些在視覺領(lǐng)域?qū)W習(xí)或工作的人來說，它就更加適用了，例如圖形設(shè)計(jì)、繪畫、雕塑、建筑、電影、視頻、插圖、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)等。如果你從屬于上述領(lǐng)域（在上述領(lǐng)域使用電腦），你很可能精通某個(gè)特定的設(shè)計(jì)軟件（很可能不止一個(gè)軟件），例如Photoshop、Illustrator、AutoCAD、Maya、After Effects等。而本書的意義在于使你擺脫（至少是部分?jǐn)[脫）現(xiàn)有軟件工具的束縛。如果可以創(chuàng)造自己的工具，而不是使用他人的軟件，那你能創(chuàng)造出什么？如果你已經(jīng)具有一定的編程經(jīng)驗(yàn)，并且對Processing非常感興趣，那么本書同樣非常有用。本書的前面幾章會(huì)為你提供一個(gè)速成的編程復(fù)習(xí)資料（和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)），本書的后面則是關(guān)于Processing編程的高級(jí)話題。
什么是Processing假設(shè)你正在學(xué)習(xí)CS 101（Computer Science 101）課程，其中可能講到了Java編程語言的內(nèi)容。下面是課程中第一個(gè)示例程序的輸出結(jié)果：
一直以來，教授給程序員的基本命令行輸出是：
1.文本輸入（TEXT IN）→以文本的形式編寫代碼。
2.文本輸出（TEXT OUT）→在命令行顯示文本輸出。
3.文本交互（TEXT INTERACTION）→用戶可以在命令行輸入文本，實(shí)現(xiàn)和程序的交互。
這個(gè)示例程序中的輸出“Hello, World!”是一個(gè)經(jīng)典段子，按照慣例，在各種編程語言教學(xué)中，“Hello, World”總是作為第一個(gè)程序的文本輸出。這個(gè)示例程序最早出現(xiàn)在1974貝爾實(shí)驗(yàn)室的備忘錄中，它是由Brian Kernighan撰寫的，題名為《Programming in C: A Tutorial》。
學(xué)習(xí)Processing的優(yōu)勢在于：它自身強(qiáng)調(diào)一種更直觀并且基于視覺反饋的編程環(huán)境，因而它更有助于藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師學(xué)習(xí)編程。
1.文本輸入（TEXT IN）→以文本的形式編寫代碼。
2.視覺輸出（VISUALS OUT）→在窗口顯示視覺輸出。
3.鼠標(biāo)交互（MOUSE INTERACTION）→用戶通過鼠標(biāo)和程序進(jìn)行交互（在本書中你會(huì)看到更多例子）。
在Processing中，“Hello，World！”很可能如下圖所示：
你好，圖形！
雖然看上去是相當(dāng)友好的設(shè)計(jì)，但是它并沒有引人注目的感覺（在這里暫且忽略掉第3步：交互），“Hello, World!”也是這樣。然而，這種方式所聚焦的理念（通過即時(shí)的視覺反饋來學(xué)習(xí)）卻是截然不同的。
Processing并不是第一個(gè)遵循這種范式的語言。1967年，Daniel G. Bobrow、Wally Feurzeig和Seymour Papert 創(chuàng)造了Logo編程語言。一名程序員使用Logo語言編寫了一個(gè)指令：在屏幕上用龜標(biāo)生成圖形和設(shè)計(jì)。爾后John Maeda在1999年設(shè)計(jì)了名為Design By Numbers的語言，該語言使視覺設(shè)計(jì)師和藝術(shù)家以簡單、易用的句法來進(jìn)行編程。
盡管這些語言具有令人驚嘆的簡潔性和創(chuàng)新性，但它們的功能非常有限。
Processing作為Logo和Design by Numbers的直系后代，于2001年誕生于麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的美學(xué)與計(jì)算研究小組。它是由Casey Reas和Benjamin Fry設(shè)計(jì)的開源語言，當(dāng)時(shí)他們是著名的計(jì)算機(jī)藝術(shù)家John Maeda的研究生。
Processing是一門開源編程語言，提供了對圖片、動(dòng)畫和聲音進(jìn)行編程的環(huán)境。學(xué)生、藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師、建筑師、研究人員和業(yè)余愛好者可以使用Processing進(jìn)行學(xué)習(xí)、制作原型以及作為生產(chǎn)工具。你可以通過視覺化界面學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的基礎(chǔ)知識(shí)，或者作為軟件速寫本以及專業(yè)化的生產(chǎn)工具。除了該領(lǐng)域的其他相關(guān)專有軟件之外，Processing為藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)新的選擇。
—www.processing.org總之，Processing是非常令人驚嘆的。首先，它是免費(fèi)的，你不用花一分錢。其次，由于Processing基于Java編程語言（本書后面的章節(jié)將會(huì)對此做進(jìn)一步探討），因此它是一門十分實(shí)用的功能性語言，沒有Logo或者Design by Numbers語言的限制，使用Processing幾乎可以實(shí)現(xiàn)各種功能。最后，Processing是開源的。雖然在大多數(shù)情況下這并不會(huì)是本書內(nèi)容的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，可是，隨著深入學(xué)習(xí)Processing，你就會(huì)意識(shí)到這種開源的理念是非常寶貴的。正是源于此，大量的開發(fā)者、教師和藝術(shù)家才會(huì)聚集到一起分享作品，貢獻(xiàn)想法，進(jìn)而大大拓展了Processing。
快速瀏覽一下processing.org網(wǎng)站，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)充滿勃勃生機(jī)、具有創(chuàng)造力的社區(qū)。在這里，初學(xué)者和專家通過公開交流創(chuàng)意和作品共享代碼。盡管網(wǎng)站上有完整的參考文檔，以及數(shù)量龐大的示例幫助你快速上手，但是并沒有給真正的初學(xué)者提供一個(gè)系統(tǒng)的詳盡教程。本書通過詳盡地介紹編程基礎(chǔ)知識(shí)和探索高級(jí)編程話題，可以幫助你參與到Processing這個(gè)社區(qū)網(wǎng)站，并做出你的貢獻(xiàn)。
2012年，Processing基金會(huì)（Processing Foundation）成立，它旨在規(guī)范Processing軟件的目標(biāo)和理念：“在編程知識(shí)越來越重要的今天，努力讓來自各行各業(yè)的人都能輕松學(xué)習(xí)編程。”為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，基金會(huì)大力支持幾種不同語言的軟件環(huán)境，其中包括Processing（Java）、p5.js（JavaScript）和Processing.py（Python）。雖然本書主要討論Java框架的知識(shí)，但是我也極力向你推薦其他幾個(gè)編程語言框架（如果你對構(gòu)建網(wǎng)站感興趣的話，尤其推薦p5.js）。我同樣保留了本書所有示例的p5.js版本，你可以在http://learningprocessing.com上找到。
雖然沒有Processing就不可能編寫本書，但是你要知道，本書實(shí)質(zhì)上并不僅僅是一本關(guān)于Processing的書。編寫本書的初衷是教會(huì)你編程。我只是選擇了使用Processing作為編程的學(xué)習(xí)環(huán)境，但本書所關(guān)注的是核心計(jì)算編程概念，這些概念將會(huì)在你以后學(xué)習(xí)其他編程語言和環(huán)境時(shí)，繼續(xù)帶領(lǐng)你前行。
難道我不應(yīng)該學(xué)習(xí)　　　　在空白處填上你想學(xué)習(xí)的編程語言。你可能曾經(jīng)聽說某門編程語言“Flibideeflobidee”將會(huì)是未來前景最廣闊的語言。你肯定聽出來這是瞎編的，但是我敢肯定你的某個(gè)朋友曾經(jīng)不斷跟你講某門語言是多么功能強(qiáng)大。它是如何使得編程變得如此容易。使用這門語言，5分鐘之內(nèi)你就能實(shí)現(xiàn)以前需要花費(fèi)一天時(shí)間才能完成的程序。而且，它在Mac上、個(gè)人電腦上，甚至烤面包機(jī)上都能運(yùn)行！你還可以用它編寫一個(gè)陪你聊天的寵物！而且是用日語聊天！
事情是這樣的。那個(gè)可以解決你所有問題的神奇編程語言根本不會(huì)存在。沒有一門語言是完美的，Processing也有與生俱來的缺陷和不足�？墒荘rocessing是一個(gè)學(xué)習(xí)編程的很棒的起點(diǎn)。本書傳授計(jì)算機(jī)編程的基本原理，不論是使用Processing、Java、JavaScript、C、Python還是其他語言，它們都會(huì)使你受益終身。
當(dāng)然，對于某些項(xiàng)目來說，其他語言和環(huán)境可能更加適合。但Processing對于大部分的項(xiàng)目來說都是相當(dāng)不錯(cuò)的選擇，尤其是媒體相關(guān)和基于屏幕的任務(wù)。對Processing一個(gè)普遍的誤解是它只適合于小打小鬧，其實(shí)并不是這樣的：許多人（包括我在內(nèi)）都在項(xiàng)目自始至終使用Processing。Processing可以用來制作網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、博物館和美術(shù)館的藝術(shù)裝置、公共空間的展覽互動(dòng)裝置。比如，我曾經(jīng)使用Processing在紐約市軍隊(duì)總部的大廳里制作一個(gè)實(shí)時(shí)的圖像視頻墻，它展示在120英尺×12英尺（沒有錯(cuò)，是英尺！）大的屏幕上。
Processing不僅適合于項(xiàng)目制作，它還非常容易上手，它真的很棒。它是免費(fèi)的、完全開源的軟件；它的界面簡潔；它是基于視覺的工具；它還非常有趣；它是面向?qū)ο蟮恼Z言（后面會(huì)講解）。此外，它能夠在Mac端、PC端以及Linux機(jī)器上運(yùn)行。
但是Processing的一個(gè)短板是對于網(wǎng)頁的兼容性不足。2001年，在Processing剛誕生的時(shí)候，Java applet是將實(shí)時(shí)圖形項(xiàng)目發(fā)布到網(wǎng)頁的主要方法�？墒堑搅�2015年，Java applet已經(jīng)不復(fù)存在。由Lauren McCarthy倡導(dǎo)的Processing基金會(huì)的p5.js項(xiàng)目（http://p5js.org）現(xiàn)在成為一個(gè)新的選擇。關(guān)于這點(diǎn)，本書第21章將會(huì)具體探討。
說了這么多，我就是想告訴你不要再去糾結(jié)應(yīng)該選擇哪門編程語言了，應(yīng)該把精力集中到學(xué)習(xí)Processing編程的基本原理上。這方面的知識(shí)將有助于你超越本書的有限內(nèi)容，幫助你學(xué)習(xí)其他任何編程語言。
把想法直接寫在這本書上假如你是一名小說家或者劇本作家，你的寫作時(shí)間僅僅是坐在計(jì)算機(jī)前打字的時(shí)間嗎？大多數(shù)情況下并不是這樣�；蛟S是晚上躺在床上的時(shí)候，腦海中突然出現(xiàn)了一些想法；或許是坐在公園的長椅上愜意地喂著鴿子時(shí)，腦海中上演著一幕幕的對話；又或許是有一天晚上在酒吧，你在紙巾上快速勾勒出一個(gè)精彩的故事情節(jié)。
好吧，其實(shí)編寫軟件、程序、代碼并沒有什么不同。只是由于編程工作本質(zhì)上和計(jì)算機(jī)緊緊捆綁在一起，因此你常常會(huì)忘記這一點(diǎn)。但有機(jī)會(huì)的話，你一定要讓你的頭腦發(fā)散、暢想。在遠(yuǎn)離辦公桌、電腦的時(shí)候去頭腦風(fēng)暴一些奇思妙想。就我個(gè)人而言，我常常在慢跑的時(shí)候完成了編程工作最棒的構(gòu)思。
當(dāng)然，使用電腦實(shí)際輸入代碼的部分也是非常重要的。我的意思是，雖然不可能僅僅通過舒舒服服地躺在游泳池里就能完成一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，但如果只是每天伏案工作，面對著刺眼的顯示器，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
所以，隨時(shí)在書上做筆記就是一個(gè)好的方法，這樣能鍛煉你離開鍵盤后思考代碼的能力。我已在本書中包含了許多填空形式的練習(xí)題。（這些練習(xí)題的所有答案都可以在本書配套網(wǎng)站http://learningprocessing.com上找到，方便你檢查自己的答案。）充分利用本書的空白處吧！每當(dāng)你有靈感和想法的時(shí)候，就迅速把它們寫到書上。把本書當(dāng)成一個(gè)練習(xí)冊或者速寫本。（當(dāng)然，你也可以使用自己的速寫本。）最后我建議，你要花一半的時(shí)間在不用電腦的時(shí)候閱讀本書，另一半時(shí)間則是坐在計(jì)算機(jī)旁，實(shí)踐本書中的示例。
我應(yīng)該如何閱讀本書最好是按照章節(jié)順序閱讀。第9章之后，你就可以輕松地隨便翻看本書了，但是前面幾章，建議你按照順序來讀。
本書按照先后順序教你編程。更高級(jí)的閱讀方式則是：根據(jù)自己的需要跳讀，將本書作為一個(gè)參考文檔來使用。本書的前一半內(nèi)容都是首先講解一個(gè)示例，然后一步一步分解這個(gè)示例中所涵蓋的知識(shí)點(diǎn)。除此以外，計(jì)算機(jī)編程的基本原理是按照一個(gè)特定的順序來逐步呈現(xiàn)的，這個(gè)順序是多年來在紐約大學(xué)帝勢藝術(shù)學(xué)院的互動(dòng)電信項(xiàng)目中許多同學(xué)反復(fù)摸索之后的結(jié)果（http://itp.nyu.edu）。
我將本書所有23章內(nèi)容分為十節(jié)課。前面9章介紹了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，涵蓋了計(jì)算機(jī)編程的基本原理。第10～12章則暫停講授新知識(shí)，轉(zhuǎn)向討論如何用增量方法（incremental approach）構(gòu)建更加大型的項(xiàng)目。第13～23章繼續(xù)拓展基礎(chǔ)知識(shí)，并且展示一系列更加高級(jí)的話題，涉及3D、直播視頻和數(shù)據(jù)可視化等。
這些內(nèi)容分為容易理解的幾個(gè)部分。每節(jié)課的末尾，我都準(zhǔn)備了一個(gè)項(xiàng)目，建議你從單純閱讀本書的過程中轉(zhuǎn)換下思維，嘗試將該節(jié)課中的全部內(nèi)容整合為一個(gè)完整的項(xiàng)目。我也為這個(gè)項(xiàng)目提供了一些建議，但它們真的僅僅是建議而已。
這是一本教科書嗎本書既可用作編程課程導(dǎo)論的教科書，也可以用來自學(xué)。
這里，我要再次提及：本書的基本結(jié)構(gòu)直接來自于ITP的“計(jì)算媒體導(dǎo)論”課程。如果沒有同事和這門課數(shù)百名學(xué)生的幫助（我多么希望我可以把他們所有人的名字都寫在這里），本書是不可能完成的。
坦白講，本書的內(nèi)容要比針對初學(xué)者的一學(xué)期課程要多一些。本書共計(jì)23章，我曾經(jīng)在課堂上詳細(xì)講過其中18章內(nèi)容�？墒�，不論你是否將本書作為課程教材或是自學(xué)讀物，你完全可以在幾個(gè)月里消化本書的知識(shí)。當(dāng)然，你也可以讀得更快，但是如果你要在Processing中測試本書的代碼，并且完成課后項(xiàng)目，確實(shí)是需要一段時(shí)間的。那些所謂“10天上10節(jié)課就能學(xué)會(huì)編程”的書看似非常吸引人，但實(shí)際并不現(xiàn)實(shí)。
下面是一個(gè)用14周時(shí)間學(xué)完本書內(nèi)容的參考計(jì)劃。
第1周第一節(jié)課：第1～3章第2周第二節(jié)課：第4～6章第3周第三節(jié)課：第7～8章第4周第四節(jié)課：第9章第5周第五節(jié)課：第10～11章第6周期中�。ɡ^續(xù)第五節(jié)課：第12章）第7周第六節(jié)課：第13～14章第8周第七節(jié)課：第15～16章第9周第八節(jié)課：第17～19章第10周第九節(jié)課：第20～21章第11周第十節(jié)課：第22～23章第12周最終項(xiàng)目研討會(huì)第13周最終項(xiàng)目研討會(huì)第14周最終項(xiàng)目展示本書有測驗(yàn)題目嗎師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行在個(gè)人。真正的竅門在于練習(xí)，練習(xí)，練習(xí)。假設(shè)你現(xiàn)在是10歲的孩子，在學(xué)習(xí)小提琴課程，老師肯定會(huì)跟你講每天都要練習(xí)。同理，要完成本書提供的練習(xí)，如果可能的話每天都要練習(xí)。
作為初學(xué)者，在學(xué)習(xí)的過程中，一開始可能并不會(huì)提出自己的想法，而這也就是那些練習(xí)存在的目的。不過，如果你有自己開發(fā)項(xiàng)目的想法，那就跳過練習(xí)，嘗試去實(shí)現(xiàn)它。
大多數(shù)練習(xí)都是小的演練，幾分鐘就能完成。有一些則會(huì)稍難，可能需要一小時(shí)才能完成。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，有時(shí)候可能要暫停學(xué)習(xí)新知識(shí)，花上幾小時(shí)、一天甚至一周時(shí)間來完成一個(gè)項(xiàng)目，這也會(huì)讓你收益頗豐。正如我之前提到的，這就是我這樣安排課程結(jié)構(gòu)的用意。我建議你在每節(jié)課結(jié)束后，暫停閱讀，自己用Processing做一些小項(xiàng)目、小練習(xí)。本書每節(jié)課后面都提供給你項(xiàng)目的建議。
本書所有練習(xí)的答案都可以在其配套網(wǎng)站上找到。
本書有配套網(wǎng)站嗎本書的網(wǎng)址是：http://learningprocessing.com。
網(wǎng)站上提供了以下內(nèi)容：
本書所有練習(xí)的答案本書所有代碼的可下載版本本書所有內(nèi)容的配套教學(xué)視頻書中示例的在線版本（通過p5.js運(yùn)行）本書額外的提示和教程問題以及評(píng)論本書中的許多示例原本是彩色的，并且具有動(dòng)態(tài)特效，因此書中的黑白和靜態(tài)屏幕截圖無法描繪示例的全部效果。當(dāng)你閱讀時(shí)，你可以通過瀏覽器（使用p5.js）查看在線示例，或者下載到你的電腦上在本地運(yùn)行。
本書中示例的源代碼同樣可以在Learning Processing github庫（https://github.com/shiffman/LearningProcessing/）上找到。我還使用了github issues（https://github.com/shiffman/Learning-Processing/issues）作為系統(tǒng)工具來發(fā)現(xiàn)本書中錯(cuò)誤，所以如果你發(fā)現(xiàn)本書中有任何錯(cuò)誤，請?jiān)谀抢锝o予反饋。你有可能會(huì)在本書示例和在線示例之間發(fā)現(xiàn)些許差別，但是它們的核心概念是相同的。（例如，為了適合本書的排版布局，書中的示例是以200×200的像素大小呈現(xiàn)的，而在線示例的尺寸可能會(huì)相對大一些。）本書的配套網(wǎng)站并不能取代Processing官方網(wǎng)站http://processing.org。官方網(wǎng)站提供了Processing參考文檔和更多的示例，此外，還有一個(gè)活躍的論壇。
一步一個(gè)腳印增量開發(fā)的理念在你開始學(xué)習(xí)編程之前，還有一個(gè)方法需要和你討論一下。它是我學(xué)習(xí)編程的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)力，并且也對本書的編寫風(fēng)格產(chǎn)生了巨大影響。這個(gè)方法是由我之前的一個(gè)教授提出來的，叫做“增量開發(fā)的理念”（philosophy of incremental development）。更通俗地講，就是“一步一個(gè)腳印的方法”（one-step-at-a-time approach）。
無論你是一個(gè)新手還是