Methodenartikel

Een reproduceerbare, door AI ondersteunde workflow voor conceptontwikkeling in het ontwerp van toneelkunst en belichtingsoptimalisatie via het GSAD-framework

DOI:

10.3791/70737

12 mei 2026

In dit artikel

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren de auteurs een protocol om het generative stage art design (GSAD) framework te implementeren, een AI-gedreven workflow die diffusiemodellen, generatieve adversariale netwerken (GAN's) en intelligente olifantenclanoptimalisatie (IECO) integreert om de overgang van narratieve scripts naar geoptimaliseerde 3D-visuele concepten te standaardiseren.

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kunstmatige intelligentie (AI) vormt creatieve ontwerpprocessen fundamenteel door snelle ideeën en consistente visualisatie mogelijk te maken, vooral binnen podiumkunst en scenografie. Toch blijven bestaande workflows sterk afhankelijk van handmatig schetsen en subjectieve interpretatie, wat de schaalbaarheid beperkt en de reproduceerbaarheid tussen ontwerpteams vermindert. Deze kloof onderstreept de noodzaak van een gestructureerd, door AI ondersteund generatief stadium kunstontwerp (GSAD) kader dat deep learning, generatieve modellering en optimalisatietechnieken integreert om systematische en herhaalbare conceptontwikkeling te ondersteunen. Het kerndoel van het GSAD-framework is het combineren van diffusiemodellen voor het genereren van initiële concepten, generatieve adversariale netwerken (GAN's) voor textuur- en verlichtingsverfijning, en intelligente olifantenclanoptimalisatie (IECO) voor het optimaliseren van de podiumindeling en belichtingsplaatsing. De Stage Art Design Dataset, bestaande uit 2.500 afbeeldingen in hoge resolutie, bevat geannoteerde theaterscripts, lichtdiagrammen en 3D-layouts om multimodaal leren te vergemakkelijken. Experimentele evaluatie toont aanzienlijke verbeteringen in kwalitatieve metriek, waaronder verbeterde semantische uitlijning tussen scriptinhoud en gegenereerde visuals, en een grotere efficiëntie van lay-outoptimalisatie die wordt bereikt door IECO-gedreven ruimtelijke analyse. Het implementeren van het framework in een op Python gebaseerde omgeving resulteerde in 98,88% voorspellende nauwkeurigheid, 26,58 mega floating-point operations per second (MFPO's) en een parameterhoeveelheid van 1,08 M. Het GSAD-framework biedt een schaalbare, reproduceerbare en technisch robuuste AI-ondersteunde workflow die de creatieve output verbetert, visuele consistentie waarborgt en efficiënte conceptontwikkeling ondersteunt in modern podiumkunstontwerp.

Inleiding

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stage art design is een complex multidisciplinair vakgebied dat scenografie, belichting, decorontwerp en ruimtelijk vertelwerkintegreert 1,2. Historisch gezien is de ontwikkeling van podiumconcepten gebaseerd op menselijke vindingrijkheid die tot uiting komt in fysieke modellen, handgetekende schetsen, moodboards en iteratieve brainstormsessies 3,4. Deze evolutie is diepgaand gevormd door de spanning tussen artistieke visie en de materiële beperkingen van de performanceruimte5. Naarmate de prestatie-eisen steeds geavanceerder worden, heeft de vraag naar resource-efficiënte, visueel rijke en snelle conceptgeneratie traditionele handmatigeworkflows 6,7 overtroffen. De opkomst van generatieve kunstmatige intelligentie (GenAI) en grote taalmodellen (LLM's) biedt een transformerend pad om het creatieve proces te versterken, waardoor ontwerpideeën en co-creatie in architectuur en entertainment mogelijk worden 8,9.

Traditionele scenografie kent vaak een semantisch gat waarbij de abstracte emoties van een theaterscript moeite hebben om een precieze visuele tegenhanger te vinden zonder uitgebreid trial-and-error 2,10. Huidige AI-tools in de creatieve industrieën maken het mogelijk om referentiefoto's flexibel te zoeken en te hercombineren, maar veel missen de structurele strengheid die nodig is voor professionele toneelproductie11,12. Bovendien maakt de subjectieve aard van esthetische evaluatie het vaak moeilijk om machine-gegenereerde output af te stemmen op specifieke narratieve intentie13. Deze verschuiving van ervaringsgedreven handmatige workflows naar datagedreven samenwerking tussen mens en AI wordt een bepalend kenmerk van de ontwerppraktijkvan de 21e eeuw 14,15. De integratie van deze computationele tools vereist een nieuwe vorm van "praktijkgebaseerd" onderzoek die de kloof overbrugt tussen digitale toolontwikkeling en live performance16. Recente studies benadrukken dat AI-systemen brainstormen en brede verkenning van alternatieven kunnen faciliteren, maar de overgang van 2D-ideeën naar 3D-geoptimaliseerde realisatie blijfttechnisch uitdagend.

Het generative stage art design (GSAD) framework heeft deze tekortkomingen aangepakt door een herhaalbare, door AI ondersteunde workflowop te zetten 17,18. De reden voor dit kader komt voort uit de noodzaak om ontwerpcomponenten te automatiseren terwijl de artistieke integriteit van het oorspronkelijke verhaal behouden blijft. Door multimodale AI-systemen te integreren, kunnen ontwerpers snel zowel visueel als verbaal itereren, zodat verlichting en textuurverfijningen semantisch zijn afgestemd op de dramatische inhoud19. Een cruciaal onderdeel van deze innovatie is het gebruik van het intelligente olifantenclan optimalisatiealgoritme (IECO), dat inspiratie put uit het sociale gedrag van olifantenpopulaties om complexe ruimtelijke beperkingen in podiumindeling en lichtplaatsing te navigeren20,21. Deze klasse metaheuristische algoritmen is bijzonder effectief gebleken bij het oplossen van multi-objectieve ontwerpproblemen waar traditionele gradiëntgebaseerde methoden falen.

In de bredere context van de literatuur hebben AI-gestuurde computerondersteunde ontwerpsystemen (CAD) al efficiëntiewinsten tot wel 20% aangetoond in architecturale workflows22,23. Specifiek maakt AI-gedreven generatief ontwerp het mogelijk om niet-standaard ruimtelijke topologieën te verkennen die handmatig onmogelijk te bedenkenzijn. Hoewel recente studies van de afgelopen twee jaar met succes conditionele GAN's (CGANs) hebben gebruikt om 2D-vlakke plattegronden en architectonische ruimtelijke indelingen te automatiseren, blijft het uitbreiden van deze 2D-generatieve principes naar de complexe, driedimensionale ruimtelijke eisen van podiumverlichting en decorontwerp kritisch onderbegon. Traditionele deep learning-modellen, zoals convolutionele neurale netwerken (CNN's), worstelen echter vaak met de langetermijnafhankelijkheden die nodig zijn om complexe 3D-fasen te begrijpen25,26. Het GSAD-framework overwint deze beperkingen door gebruik te maken van vision transformers (ViT) om globale visuele kenmerken en bidirectionele encoderrepresentaties uit transformers (BERT) encoders te extraheren om narratieve semantiek vast te leggen27,28. Omdat transformatoren de globale context van een ontwerpscène effectiever vastleggen dan lokale filters, bieden deze modellen een meer holistische weergave van ruimtelijke relaties29. Deze dual-stream feature extractie zorgt ervoor dat de resulterende stageontwerpen niet alleen esthetisch consistent zijn, maar ook narratief relevant.

De voordelen van de GSAD-benadering ten opzichte van alternatieve technieken, zoals het deep convolutional embedding attention mechanism (DL-CBAM), zijn veelzijdig30,31. Hoewel eerdere modellen de herkenningsnauwkeurigheid op bewegingsdetectiedatasets verbeterden, vereisten deze modellen vaak een hogere rekenkundige overhead en misten ze de ruimtelijke optimalisatiemogelijkheden die in GSAD te vinden zijn. Ter vergelijking: GSAD behaalt een nauwkeurigheidsgraad van 98,88% terwijl het een parametertelling van 1,08 miljoen handhaaft, wat een optimale balans vindt tussen modelcomplexiteit en voorspellende capaciteitvan 32,33. Dergelijke efficiëntie is cruciaal voor realtime creatieve tools, zoals blijkt uit het succes van mobiele schaalarchitecturen in gespecialiseerdeontwerptaken. Dit maakt het kader zeer geschikt voor professionele theaterontwerpers, makers van digitale kunst en docenten architectuurtechniek die hoogopbouwbare, reproduceerbare visualisaties nodig hebben35.

Bovendien pakt de integratie van GAN's voor textuur- en verlichtingsverfijning de beperkingen van standaard diffusiemodellen aan, die soms "stijlmatig vlakke" outputsvan 36,37 kunnen opleveren. Door gebruik te maken van een stijlgebaseerde generator kan het framework hoogresolutietexturen synthetiseren die zowel variatie als artistieke diepgangvertonen. Door het toepassen van adversariële training zorgt het GSAD-kader ervoor dat artistieke details en visuele realisme worden verbeterd tot professionele standaarden39. Deze aanpak vermindert ook ethische zorgen rond auteurschap en vooringenomenheid door een beheersbaar, "designer-in-the-loop" samenwerkingsplatformte bieden 40,41. Het uiteindelijke doel is niet om menselijke intuïtie te vervangen, maar om een samenwerkende partner te bieden die de creatieve handelingsvrijheid vande kunstenaar uitbreidt. Naarmate het vakgebied zich richting meer meeslepende en digitaal geïntegreerde prestaties ontwikkelt, zal de behoefte aan robuuste, AI-native ontwerpprotocollen alleen maarmet 43 toenemen. Het volgende protocol biedt de technische routekaart voor de implementatie van het GSAD-framework, zodat modern podiumkunstontwerp zowel fantasierijk als reproduceerbaar blijft.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Computationele omgeving en gegevensverzameling

  1. Systeemopstelling (Zorg ervoor dat alle rekenstappen worden uitgevoerd op een werkstation met voldoende GPU-mogelijkheden voor deep learning-taken).
    1. Zet een Python-programmeeromgeving op op een werkstation met voldoende GPU-mogelijkheden voor deep learning-simulatie, als basis voor het GSAD-framework in Figuur 1.
    2. Installeer de benodigde afhankelijkheden, specifiek het configureren van Python (versie 3.8 of hoger) en PyTorch (versie 2.0.1 of hoger), samen met standaardbibliotheken die nodig zijn voor deep learning-simulatie om consistente uitvoering te garanderen.
    3. Configureer het geheugenbeheersysteem om beeldverwerking met hoge resolutie te verwerken.
  2. Datasetverzameling
    1. Toegang tot de "Stage Art Design Dataset" vanuit de Kaggle-repository om de ruwe data te verkrijgen.
      OPMERKING: De afbeeldingen bestaan uit publiek gelicentieerd materiaal en originele conceptuele ontwerpen om te voldoen aan auteursrechten.
    2. Download de dataset met 2.500 hoge-resolutie JPG-afbeeldingen en bijbehorende metadata.
    3. Controleer de bestandsstructuur en zorg ervoor dat deze 2.500 hoge-resolutie afbeeldingen bevat, gecategoriseerd op verschillende stagetypes, uitvoeringsstijlen en culturele achtergronden om stilistische bias te voorkomen.
    4. Pas gestandaardiseerde data-annotatieregels toe vóór de training. Koppel semantische scriptelementen (bijv. 'moody lighting') direct aan specifieke hex-kleurcodes, en annoteer verlichtingsparameters met gestandaardiseerde 3D-coördinatenbegrenzingsboxen (x, y, z) om consistente semantiek-visuele mapping te garanderen.

2. Gegevensvoorverwerking

  1. Beeldnormalisatie
    1. Voer Min-Max Normalisatie uit op de ruwe beeldgegevens om alle featurewaarden uniform te schalen en de datastabiliteit te verbeteren.
    2. Pas Vergelijking 1 toe om de oorspronkelijke kenmerkwaarden (M) om te zetten in genormaliseerde waarden (M-norm):
      figure-protocol-1(1)
      Waar deM-norm de genormaliseerde waarde vertegenwoordigt, M de oorspronkelijke featurewaarde is, en min(M) en max(M) respectievelijk de minimum- en maximumwaarden van de dataset.
    3. Bevestig dat de convergentie- en feature-representatiekwaliteit zijn verbeterd door de originele beelden te vergelijken met de voorbewerkte beelden, zoals weergegeven in Figuur 2.
  2. Tekstsemantische reiniging
    1. Verwerk de tekstuele scripts die bij de stageontwerpen horen om "ruis" te verwijderen die de AI kan verwarren.
    2. Elimineer spelfouten, overbodige symbolen, interpunctie, stopwoorden en inconsistente opmaak.
    3. Standaardiseer de naamval (kleine letter) om semantische consistentie te waarborgen13. Zie Tabel 1 voor voorbeelden van het semantische reinigingsproces.
  3. Tokenisatie
    1. Verdeel de schoongemaakte tekst in kleinere, beheersbare eenheden die "tokens" (woorden of tekens) worden genoemd.
    2. Zorg ervoor dat ongewenste componenten tijdens deze stap worden verwijderd om nauwkeurige conceptuele analyse door de AI-modellen te vergemakkelijken.

3. Feature-extractie (GSAD-framework)

  1. Visuele feature-extractie met behulp van vision-transformator (ViT)
    1. Initialiseer de ViT-architectuur zoals weergegeven in Figuur 3 om de 3D-stage-artbeelden te verwerken.
    2. Patch Embedding: Verdeel de invoerafbeelding in patches van vaste grootte (visuele woorden) om de dimensionaliteit te verminderen.
    3. Construeer de visuele tokens (u) en voeg positionele embeddings (u') toe met behulp van Vergelijkingen 2, 3 en 4:
      figure-protocol-2(2)
      figure-protocol-3 (3)
      figure-protocol-4 (4)
      Waarbij figure-protocol-5 het geprojecteerde patchtoken vertegenwoordigt, k de afgeplatte invoerafbeeldingspatch, wc de lineaire projectiegewichtmatrix, u de ongerolde patchreeks, de positionele embedding die is toegevoegd om ruimtelijke informatie te behouden, en dk het toegevoegde classificatietoken is.
      OPMERKING: Zie Tabel 2 voor een gedetailleerde beschrijving van de ViT-variabelen zoals patchgrootte (O) en projectiedimensie (d).
    4. Transformer Encoder: Voer de verwerkte tokens in de Transformer Encoder. Gebruik zelf-aandacht mechanismen om correlaties tussen verschillende beeldpatches te identificeren (bijvoorbeeld belichting versus achtergrond).
    5. Pas normalisatie- en activatiefuncties toe met behulp van Vergelijkingen 5 tot en met 8 om de uiteindelijke featuremap te genereren:
      figure-protocol-6(5)
      figure-protocol-7(6)
      figure-protocol-8(7)
      figure-protocol-9(8)
      Waar u' de genormaliseerde tokenreeks is, vertegenwoordigt RL de zelf-aandachtgewichten afgeleid van de queries R - en LSC-sleutels (met schaalfactor SC), w is de aandachtoutput berekend met U-waarden en lineair (w) en GeLU (w) duiden de transformaties binnen het feed-forward netwerk aan.
    6. Visualiseer de output feature map, die belangrijke ontwerpelementen benadrukt en ruis vermindert, zoals weergegeven in Figuur 4.
  2. Tekstuele feature-extractie met behulp van BERT
    1. Initialiseer het BERT (bidirectionele encoder representaties van transformers) model om de stage-scripts te verwerken.
    2. Zet de natuurlijke taalscripts om in continue vectoren met behulp van woordembedding om semantische betekenis vast te leggen. Zie Tabel 3 voor de structuur van feature-extractie.
    3. Combineer token-embeddings, segment-embeddings en positionele embeddings als input voor de encoder.
    4. Voer de stappen van de transformatorencoder uit (Multi-Head Attention, Add & Norm, Feed Forward) zoals geïllustreerd in Figuur 5 om gecontextualiseerde tokenreeksen te creëren.
    5. Verbind de output-contextualiseerde tokensequenties (van BERT) met de visuele feature maps (van ViT). Voer deze gefuseerde multimodale data als directe conditionele invoervector in de GAN-verfijningsmodule in Stap 4.
  3. Eerste conceptgeneratie
    1. Voer de geëxtraheerde tekstuele kenmerken (van BERT) en visuele kenmerken (van ViT) in in het Diffusiemodel.
    2. Genereer initiële 2D-conceptuele faseontwerpen op basis van de geïntegreerde multimodale kenmerken.
    3. Geef deze eerste 2D-concepten als basisinvoer door aan het Generative Adversarial Network (GAN) in Stap 4 voor verdere verfijning van textuur en verlichting.

4. Verfijning van textuur en verlichting met GAN

  1. Generatief adversarieel netwerk (GAN) Setup
    1. Bouw de GSAD-verfijningsmodule bestaande uit een Generator (H) en een Discriminator (C) zoals weergegeven in Figuur 6.
    2. Configureer de Discriminator om onderscheid te maken tussen echte en gegenereerde beelden, en de Generator om realistische texturen en verlichting te creëren.
  2. Training en optimalisatie
    1. Definieer de doelfunctie voor de conditionele GAN (CGAN) met Vergelijking 9 om conditievariabelen (y) in te voeren voor betere stabiliteit:
      figure-protocol-10 (9)
      Waarbij x de ontwerpvoorwaarde van de invoerfase vertegenwoordigt, y het echte doelbeeld, z de willekeurige ruisvector, G de generator en D de discriminator.
    2. Voor beeldverbetering bij weinig licht, pas Vergelijking 10 toe om de lichtversterkte beeldoutput (Hlaag) te optimaliseren:
      figure-protocol-11 (10)
      Waarbij U(C, H) de objectieve waardefunctie vertegenwoordigt, H het generatornetwerk, C het Discriminator (Critic) netwerk, w reële data vertegenwoordigt die uit de distributie O-data zijn gehaald, y de invoerconditie, z de conditionele ruisvariabele, qha de echte hoogwaardige stagebeelden vertegenwoordigt, en HLow de output van de generator uit ingangen bij weinig licht aanduidt.
    3. Pas adaptieve modulatie toe op de kenmerktransformatie met behulp van Vergelijking 11:
      figure-protocol-12 (11)
      Waar hEi(w) de featuremap op laag i vertegenwoordigt, duidt AM de adaptieve modulatiefunctie aan met geleerde parameters α i en βi, figure-protocol-13 is het laaggewicht en is de bias.
    4. Implementeer skip-verbindingen en poolinglagen in het generatieve netwerk met behulp van Vergelijkingen 12 en 13 om ruimtelijke details te behouden:
      figure-protocol-14(12)
      figure-protocol-15 (13)
      Waarbij Skip(w) de kenmerken aanduidt die behouden zijn via skipverbindingen van de convolutionele blokken hE, en Hjw de output feature map vertegenwoordigt na maximale pooling in de encoderstadia (0 < j ≤ 3).
  3. Beeldreconstructie
    1. Voer up-sampling en concatenatie uit in de decodeerfase met behulp van vergelijkingen 14 en 15:
      figure-protocol-16(14)
      figure-protocol-17 (15)
      Waarbij up(w) de upsamplede features vertegenwoordigt die gekoppeld zijn aan de overeenkomstige skip(w)-verbindingen, v°Hj-1(w) de gecombineerde input naar de decodertrappen (4 < j ≤7), en hout(w) het laatste verfijnde stagebeeld is dat wordt gegenereerd via de sigmoid-activatiefunctie, waarbij gebruik wordt gemaakt van de gewichten X8 van de laatste laag en biaas a8.
    2. Genereer de uiteindelijke verfijnde beeldoutput met behulp van de sigmoid-activatiefunctie in Vergelijking 16:
      figure-protocol-18(16)
    3. Volg de iteratieve trainingsprocedure beschreven in Algoritme 1 (Pseudocode van GAN-Texture Lighting Refinement)
  4. .

Algoritme 1: Pseudocode van GAN-textuur verlichtingsverfijning
Input: Low-light stage art afbeelding H(low), aantal trainingiteraties N, batchgrootte B
Output: Verbeterd beeld H verbeterd
1: Generator initialiseren met parameters H
2: Initialiseer Discriminator met parameters C
3: leertempo's figure-protocol-19
4: conditionele variabele z (optioneel voor GAN)
5: Adaptieve modulatieparameters αi en βi
6: Sla verbindingen over, lijst overslaan(w)
7: voor iteratie = 1 naar F doe
Discriminatortraining
8: Neem een batch echte beelden uit figure-protocol-20
9: Steek een batch ruis/willekeurige beelden bij weinig licht aan
10: Als CGAN, voeg dan de conditionele variabele z toe aan de invoer
Genereer nepbeelden
Bereken discriminatorverlies
Werk discriminatorparameters bij
Generatortraining
Genereer nepbeelden
Verlies van rekengenerator
Update-generatorparameters
voor j = 1 tot 3 doe

figure-protocol-21

figure-protocol-22

einde voor
11: Bottleneck-convolutie
12: Decoder/upsampling
voor j = 5 tot 7 do

figure-protocol-23

einde voor
13: Uitvoerlaag

figure-protocol-24

14: einde voor
15: terugkeer H en C versterkt

5. Optimalisatie van trapindeling (IECO)

  1. IECO-initialisatie
    1. Initialiseer het intelligente-olifantenclanoptimalisatie (IECO)-algoritme om de ruimtelijke ordening van fase-elementen te optimaliseren.
    2. Definieer de populatie van "olifanten" (die mogelijke ontwerpoplossingen vertegenwoordigen) en de bijbehorende clans. Zie Figuur 7 voor het IECO-stroomschema.
  2. Beweging en evolutie
    1. Bereken de onafhankelijke beweging van elke olifant om de ontwerpruimte te verkennen met behulp van Vergelijkingen 17 en 18:
      figure-protocol-25 (17)
      figure-protocol-26 (18)
      Waar figure-protocol-27 de bewegingstap vertegenwoordigt die wordt berekend met behulp van een willekeurige verdelingsfactor r begrensd tussen een minimale (figure-protocol-28) en maximale (figure-protocol-29) stapgrootte, en figure-protocol-30 de bijgewerkte onafhankelijke ruimtelijke positie van de olifant is.
    2. Verminder het bewegingsbereik in de loop van de tijd met behulp van Vergelijking 19 om convergentie te vergemakkelijken naarmate de oplossing verbetert.
    3. Matriarch Update: Werk de positie van de clanleider (matriarch) bij ten opzichte van de wereldwijde beste oplossing met behulp van Vergelijking 20:
      figure-protocol-31 (19)
      Waar figure-protocol-32 de nieuw bijgewerkte positie van de matriarch vertegenwoordigt, figure-protocol-33 de gewogen huidige positie is, figure-protocol-34 de globale beste lay-out oplossing tot nu toe is gevonden, en β fungeert als een schaalfactor die de invloed van de beste oplossing bepaalt.
    4. Update mannelijke olifanten: Update de posities van mannelijke olifanten ten opzichte van het clancentrum met behulp van Vergelijkingen 21 en 22:
      figure-protocol-35 (20)
      figure-protocol-36 (21)
      Waar figure-protocol-37 de bijgewerkte positie van de mannelijke olifant vertegenwoordigt, figure-protocol-38 de huidige referentiepositie is, XCenterjs de centrale positie van de familieclan aanduidt berekend uit alle mannelijke leden, Md het totale aantal mannelijke familieleden in de clan, en r en p willekeurige verdelingskansen zijn die de beweging naar het clancentrum sturen.
  3. Bevolkingsvervanging
    1. Bereken Clan Center: Evalueer eerst de geschiktheid van de lay-outoplossingen. Bereken vervolgens de centrale positie (figure-protocol-39) van elke familieclan met behulp van Vergelijking 22, waarbij Mf het aantal familieleden is:
      figure-protocol-40 (22)
    2. Vervanging van volwassen olifanten: Om de convergentiesnelheid te verbeteren, vervang inferieure "volwassen olifanten" (oplossingen) door superieure olifanten die uit het clancentrum worden gegenereerd. Pas vergelijking 23 toe om de nieuwe positie te berekenen (figure-protocol-41):
      figure-protocol-42(23)
      Waar figure-protocol-43 de centrale positie van de volwassen olifanten vertegenwoordigt, Mf het aantal volwassen familieleden, figure-protocol-44 de nieuw berekende vervangingspositie voor een inferieure volwassen olifant aangeeft, figure-protocol-45 de referentiepositie is die wordt vervangen, en figure-protocol-46 en figure-protocol-47 superieure posities binnen de clan vertegenwoordigen die worden gebruikt om het vervangingsproces te sturen om convergentie te versnellen.
      (OPMERKING: Hier vertegenwoordigen figure-protocol-48 en figure-protocol-49 de gewogen posities die worden gebruikt om de vervanging te begeleiden.)
    3. Vervanging van jonge olifanten: Om lokale optima te voorkomen en diversiteit te behouden, vervang de zwakste "jonge olifanten" (figure-protocol-50). Werk de posities van deze elementen bij met behulp van Vergelijking 24:
      figure-protocol-51 (24)
      Waar figure-protocol-52 de huidige positie van de zwakste jonge olifant aanduidt, en figure-protocol-53 is zijn nieuw gegenereerde positie. Deze vervanging wordt gedreven door een willekeurige factor r en de superieure clanleden om te voorkomen dat het optimalisatieproces in lokale optima vervalt en om ruimtelijke diversiteit te behouden.
    4. Beëindiging: Voeg de bijgewerkte clans samen, bereken de fitheid opnieuw en herhaal de optimalisatielus totdat aan de beëindigingscriteria is voldaan zoals beschreven in Algoritme 2.

Algoritme 2: Pseudocode van IECO voor het optimaliseren van de indeling van het podium en de plaatsing van de verlichting
Invoer: populatiegrootte M:, maximale iteraties Xmax:
Output: Optimale podiumindeling en belichtingsplaatsing
Initialiseer olifantenclans met willekeurige posities (podiumindeling + lichtparameters)
Evalueer de fitheid van elke olifant
Voor t = 1 tot Xmax:
Voor elke clan:
Identificeer matriarch (beste olifant), mannelijke olifanten en jonge olifanten onafhankelijke beweging
Voor elke olifant:
Bereken de bewegingsincrement ΔXmax
Update onafhankelijke positie figure-protocol-54
Verminder het bewegingsbereik over iteraties
Matriarch Update

figure-protocol-55

Voor elke matriarch:
Werk de positie bij richting het wereldwijde beste
Update mannelijke olifanten

figure-protocol-56

figure-protocol-57

Voor elke mannelijke olifant
Bereken het clancentrum en werk de positie naar het centrum toe bij met volwassen vervanging

figure-protocol-58

figure-protocol-59

Bereken het clancentrum van volwassenen
Vervang inferieure volwassen dieren door een betere van kleine olifantenvervangers

figure-protocol-60

Vervang de zwakste jonge olifanten om de diversiteit te behouden
Voeg bijgewerkte clans samen, bereken de fitheid van alle olifanten opnieuw en update de wereldwijde beste oplossing
Geef de wereldwijde beste podiumindeling en verlichtingsarrangement terug

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De experimentele opzet en analyseworkflow, zoals uiteengezet in Figuren 1 tot en met 7 en Tabellen 1 tot en met 3, vormden een robuuste basis voor de datapreprocessing, feature-extractie en lay-outoptimalisatie van het GSAD-framework.

Modeltrainingsdynamiek en convergentie
De experimentele evaluatie van het GSAD-kader leverde aanzienlijke kwantitatieve en kwalitatieve gegev...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De belangrijkste bijdrage van deze studie is de ontwikkeling van een reproduceerbare, door AI ondersteunde workflow die de conceptualisering van stage art designstandaardiseert 2,10. Door zich te richten op het GSAD-kader bieden de auteurs een gestructureerde methodologie die de beperkingen van handmatige ideeën en subjectieve interpretatie overwint die gebruikelijk zijn in traditionele scenografie. Een cruciale stap binnen het p...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteur wil de collega's van Shanghai Minhang Polytechnic oprecht bedanken voor de inzichtelijke feedback en technische ondersteuning tijdens de ontwikkeling en implementatie van het GSAD-framework. Speciale dank gaat uit naar de open-source gemeenschap voor het leveren van de essentiële computationele tools en de publieke datasets die de training en validatie van de multimodale AI-modellen die in dit protocol worden gebruikt, mogelijk maakten. Ik waardeer ook de collega's die constructieve suggesties gaven bij de eerste concepten van dit werk. Dit onderzoek heeft geen specifieke subsidie ontvangen van financieringsinstanties in de publieke, commerciële of non-profitsector.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers)Hugging Face TransformersOpen Source
Python Programming LanguagePython Software FoundationVersie 3.8 of hoger
PyTorch Deep Learning FrameworkLinux Foundation / Meta AIVersie 2.0.1 of hoger
Stage Art Design DatasetKaggle RepositoryOpenbaar toegankelijk
Vision Transformer (ViT) ImplementatiePyTorch Image Models (timm)Open Source
Workstation met GPU-capaciteitenN/A (Standaard Hardware)N/A

Referenties

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Masters, P. The history and theory of environmental scenography. Theatre Perform Des. 5 (3-4), 317-319 (2019).
  2. Lotker, S., Gough, R. On scenography: editorial. Perform Res. 18 (3), 3-6 (2013).
  3. Goldschmidt, G. The dialectics of sketching. Creat Res J. 4 (2), 123-143 (1991).
  4. Tversky, B. What do sketches say about thinking. , (2002).
  5. Baugh, C. . Theatre, performance and technology: the development and transformation of scenography. , (2013).
  6. Müller, M., Montag, C. Disentangling the link between creativity and technology use: individual differences in smartphone and social media (over)use. J Creat. 34 (2), 100081 (2024).
  7. Amankwah-Amoah, J., Abdalla, S., Mogaji, E., Elbanna, A., Dwivedi, Y. K. The impending disruption of creative industries by generative AI: opportunities, challenges, and research agenda. Int J Inf Manage. 79, 102759 (2024).
  8. Zhang, H., Zhang, R. Generative artificial intelligence (AI) in built environment design and planning: a state-of-the-art review. Prog Eng Sci. 2 (1), 100040 (2025).
  9. Cetinic, E., She, J. Understanding and creating art with AI: review and outlook. ACM Trans Multimed Comput Commun Appl. 18 (2), 66 (2022).
  10. Aronson, A., Palmer, S., McKinney, J., Benedetto, S. A. D. . The history and theory of environmental scenography. , (2018).
  11. Anantrasirichai, N., Bull, D. Artificial intelligence in the creative industries: a review. Artif Intell Rev. 55 (1), 589-656 (2022).
  12. Corvello, V. Generative AI and the future of innovation management: a human-centered perspective and an agenda for future research. J Open Innov Technol Mark Complex. 11 (1), 100456 (2025).
  13. Mazzone, M., Elgammal, A. Art, creativity, and the potential of artificial intelligence. Arts. 8 (1), 26 (2019).
  14. Kadenhe, N., Al Musleh, M., Lompot, A. Human-AI co-design and co-creation: a review of emerging approaches, challenges, and future directions. Proc AAAI Symp Ser. 6 (1), 265-270 (2025).
  15. Santoso, B., Wijayanti, R. Human-AI collaboration in creative industries: workflows in media production and community-driven platforms. Trans Artif Intell Mach Learn Cogn Syst. 9 (11), 11-26 (2024).
  16. Candy, L., Edmonds, E. Practice-based research in the creative arts: foundations and futures from the front line. Leonardo. 51 (1), 63-69 (2018).
  17. Peckham, O., Raines, J., Bulsink, E., Goudswaard, M., Gopsill, J., Barton, D., et al. Artificial intelligence in generative design: a structured review of trends and opportunities in techniques and applications. Designs. 9 (4), 79 (2025).
  18. Hegab, H., Khanna, N., Monib, N., Salem, A. Design for sustainable additive manufacturing: a review. Sustain Mater Technol. 35, e00576 (2023).
  19. Reed, S., Akata, Z., Yan, X., Logeswaran, L., Schiele, B., Lee, H., et al. Generative adversarial text-to-image synthesis. , 1060-1069 (2016).
  20. Wang, G. G., Deb, S., Coelho, L. D. S. Elephant herding optimization. , 1-5 (2015).
  21. Strumberger, I., Beko, M., Tuba, M., Minovic, M., Bacanin, N. . Elephant herding optimization algorithm for wireless sensor network localization problem. , (2018).
  22. Ploennigs, J., Berger, M. AI art in architecture. AI Civ Eng. 2 (1), 8 (2023).
  23. Zhang, L., Pan, Y., Wu, X., Skibniewski, M. J. . Artificial intelligence in construction engineering and management. , (2021).
  24. Chaillou, S. . Artificial intelligence and architecture: from research to practice. , (2022).
  25. Vaswani, A., Shazeer, N., Parmar, N., Uszkoreit, J., Jones, L., et al. Attention is all you need. , 6000-6010 (2017).
  26. Li, Y., Xu, W. A deep learning-based framework for intelligent modeling: from architectural sketch to 3D model. Front Archit Res. 14 (6), 1567-1584 (2025).
  27. Dosovitskiy, A. An image is worth 16×16 words: transformers for image recognition at scale. arxiv. , (2020).
  28. Devlin, J., Chang, M. W., Lee, K., Toutanova, K. BERT: pre-training of deep bidirectional transformers for language understanding. , (2019).
  29. Han, K., Wang, Y., Chen, H., Chen, X., Guo, J., et al. A survey on vision transformer. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell. 45 (1), 87-110 (2022).
  30. Woo, S., Park, J., Lee, J. Y., Kweon, I. S. CBAM: convolutional block attention module. , (2018).
  31. Qi, X., Zhi, M. A review of attention mechanisms in computer vision. , (2023).
  32. Howard, A., Sandler, M., Chen, B., Wang, W., Chen, L. C., et al. Searching for MobileNetV3. , (2019).
  33. Mehta, S., Rastegari, M. MobileViT: light-weight, general-purpose, and mobile-friendly vision transformer. arxiv. , (2021).
  34. Tan, M., Le, Q. EfficientNet: rethinking model scaling for convolutional neural networks. , (2019).
  35. Liao, W. J., Tang, C. H. Teaching strategies and practices that facilitate the development of design concepts in architectural engineering education. SAGE Open. 13 (3), 21582440231196376 (2023).
  36. Goodfellow, I. J., Pouget-Abadie, J., Mirza, M., Xu, B., Warde-Farley, D., et al. Generative adversarial nets. , 2672-2680 (2014).
  37. Dhariwal, P., Nichol, A. Diffusion models beat GANs on image synthesis. , (2021).
  38. Karras, T., Laine, S., Aila, T. A style-based generator architecture for generative adversarial networks. , (2019).
  39. Isola, P., Zhu, J. Y., Zhou, T., Efros, A. A. Image-to-image translation with conditional adversarial networks. , (2017).
  40. Amershi, S., Weld, D., Vorvoreanu, M., Fourney, A., Nushi, B., et al. Guidelines for human-AI interaction. , 3 (2019).
  41. Xiao, Y., Lin, X., Ji, T., Qiao, J., Ma, B., Gong, H. AI-assisted design: intelligent generation of Dong paper-cut patterns. Electronics. 14 (9), 1804 (2025).
  42. Runco, M. A. . Creativity: research, development, and practice. , (2023).
  43. Plate, D., Hutson, J. Composition pedagogy as AI-native coding: from design kit to scholarly framework. World J Arts. 2 (11), 1-10 (2025).
  44. Karras, T., Laine, S., Aila, T. A style-based generator architecture for generative adversarial networks. , 4396-4405 (2019).
  45. Berryman, J. Creativity and style in GAN and AI art: some art-historical reflections. Philos Technol. 37 (2), 61 (2024).
  46. Yan, S., Wu, C., Zhang, Y. Generative design for architectural spatial layouts: a review of technical approaches. J Asian Archit Build Eng. , 1-21 (2025).
  47. Deng, Y., Zhai, Q. Integrating deep learning in art and design: computational techniques for enhancing creative expression. Int J Adv Comput Sci Appl. 16 (2), 175-183 (2025).
  48. Mirjalili, S. The ant lion optimizer. Adv Eng Softw. 83, 80-98 (2015).
  49. Lian, Q. Optimization of image recognition technology for dance theatre creation and evaluation of its effectiveness. J Comb Math Comb Comput. 127, 1653-1665 (2025).
  50. Avila, C., Ilbay, D., Rivera, D. Human-AI teaming in structural analysis: a model context protocol approach for explainable and accurate generative AI. Buildings. 15 (17), 3190 (2025).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Generatieve modelleringdiffusiemodellengeneratieve tegenstroomnetwerkenIntelligent Elephant Clan Optimizationmultimodaal lerenvisuele consistentie

Gerelateerde artikelen