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故事。一個關(guān)于解放與自由的故事，一個關(guān)于逐步了解計算機基礎(chǔ)知識的故事。通過編寫代碼，可以創(chuàng)造屬于你自己的多媒體設(shè)計，而不必拘泥于已有的軟件工具。這個故事不僅僅是為科學(xué)家和工程師準備的，同時也是為你準備的。
本書是為誰準備的本書是為初學(xué)者準備的。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章會由淺入深地講授編程的基礎(chǔ)知識。你并不需要任何編程的背景知識，只需要有操作電腦的基礎(chǔ)知識——打開電腦、瀏覽網(wǎng)頁、運行程序之類的知識就足夠了。
由于本書使用Processing進行學(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、繪畫、雕塑、建筑、電影、視頻、插圖、網(wǎng)頁設(shè)計等。如果你從屬于上述領(lǐng)域（在上述領(lǐng)域使用電腦），你很可能精通某個特定的設(shè)計軟件（很可能不止一個軟件），例如Photoshop、Illustrator、AutoCAD、Maya、After Effects等。而本書的意義在于使你擺脫（至少是部分擺脫）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，并且對Processing非常感興趣，那么本書同樣非常有用。本書的前面幾章會為你提供一個速成的編程復(fù)習(xí)資料（和堅實的基礎(chǔ)知識），本書的后面則是關(guān)于Processing編程的高級話題。
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，實現(xiàn)和程序的交互。
這個示例程序中的輸出“Hello, World!”是一個經(jīng)典段子，按照慣例，在各種編程語言教學(xué)中，“Hello, World”總是作為第一個程序的文本輸出。這個示例程序最早出現(xiàn)在1974貝爾實驗室的備忘錄中，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.鼠標交互（MOUSE INTERACTION）→用戶通過鼠標和程序進行交互（在本書中你會看到更多例子）。
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，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（通過即時的視覺反饋來學(xué)習(xí)）卻是截然不同的。
Processing并不是第一個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語言編寫了一個指令：在屏幕上用龜標生成圖形和設(shè)計。爾后John Maeda在1999年設(shè)計了名為Design By Numbers的語言，該語言使視覺設(shè)計師和藝術(shù)家以簡單、易用的句法來進行編程。
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)院媒體實驗室的美學(xué)與計算研究小組。它是由Casey Reas和Benjamin Fry設(shè)計的開源語言，當(dāng)時他們是著名的計算機藝術(shù)家John Maeda的研究生。
Processing是一門開源編程語言，提供了對圖片、動畫和聲音進行編程的環(huán)境。學(xué)生、藝術(shù)家、設(shè)計師、建筑師、研究人員和業(yè)余愛好者可以使用Processing進行學(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)計算機編程的基礎(chǔ)知識，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)計師提供了一個新的選擇。
—www.processing.org總之，Processing是非常令人驚嘆的。首先，它是免費的，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)將會對此做進一步探討），因此它是一門十分實用的功能性語言，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)情況下這并不會是本書內(nèi)容的關(guān)鍵細節(jié)，可是，隨著深入學(xué)習(xí)Processing，你就會意識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)家才會聚集到一起分享作品，貢獻想法，進而大大拓展了Processing。
快速瀏覽一下processing.org網(wǎng)站，你就會發(fā)現(xiàn)這是一個充滿勃勃生機、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)者提供一個系統(tǒng)的詳盡教程。本書通過詳盡地介紹編程基礎(chǔ)知識和探索高級編程話題，可以幫助你參與到Processing這個社區(qū)網(wǎng)站，并做出你的貢獻。
2012年，Processing基金會（Processing Foundation）成立，它旨在規(guī)范Processing軟件的目標和理念：“在編程知識越來越重要的今天，努力讓來自各行各業(yè)的人都能輕松學(xué)習(xí)編程�！睘榱藢崿F(xiàn)這個目標，基金會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，但是我也極力向你推薦其他幾個編程語言框架（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)注的是核心計算編程概念，這些概念將會在你以后學(xué)習(xí)其他編程語言和環(huán)境時，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朋友曾經(jīng)不斷跟你講某門語言是多么功能強大。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)你就能實現(xiàn)以前需要花費一天時間才能完成的程序。而且，它在Mac上、個人電腦上，甚至烤面包機上都能運行！你還可以用它編寫一個陪你聊天的寵物！而且是用日語聊天！
事情是這樣的。那個可以解決你所有問題的神奇編程語言根本不會存在。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是一個學(xué)習(xí)編程的很棒的起點。本書傳授計算機編程的基本原理，不論是使用Processing、Java、JavaScript、C、Python還是其他語言，它們都會使你受益終身。
當(dāng)然，對于某些項目來說，其他語言和環(huán)境可能更加適合。但Processing對于大部分的項目來說都是相當(dāng)不錯的選擇，尤其是媒體相關(guān)和基于屏幕的任務(wù)。對Processing一個普遍的誤解是它只適合于小打小鬧，其實并不是這樣的：許多人（包括我在內(nèi)）都在項目自始至終使用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裝置。比如，我曾經(jīng)使用Processing在紐約市軍隊總部的大廳里制作一個實時的圖像視頻墻，它展示在120英尺×12英尺（沒有錯，是英尺�。┐蟮钠聊簧�。
Processing不僅適合于項目制作，它還非常容易上手，它真的很棒。它是免費的、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（后面會講解）。此外，它能夠在Mac端、PC端以及Linux機器上運行。
但是Processing的一個短板是對于網(wǎng)頁的兼容性不足。2001年，在Processing剛誕生的時候，Java applet是將實時圖形項目發(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基金會的p5.js項目（http://p5js.org）現(xiàn)在成為一個新的選擇。關(guān)于這點，本書第21章將會具體探討。
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，你的寫作時間僅僅是坐在計算機前打字的時間嗎？大多數(shù)情況下并不是這樣。或許是晚上躺在床上的時候，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，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精彩的故事情節(jié)。
好吧，其實編寫軟件、程序、代碼并沒有什么不同。只是由于編程工作本質(zhì)上和計算機緊緊捆綁在一起，因此你常常會忘記這一點。但有機會的話，你一定要讓你的頭腦發(fā)散、暢想。在遠離辦公桌、電腦的時候去頭腦風(fēng)暴一些奇思妙想。就我個人而言，我常常在慢跑的時候完成了編程工作最棒的構(gòu)思。
當(dāng)然，使用電腦實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，這是遠遠不夠的。
所以，隨時在書上做筆記就是一個好的方法，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候，就迅速把它們寫到書上。把本書當(dāng)成一個練習(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，你要花一半的時間在不用電腦的時候閱讀本書，另一半時間則是坐在計算機旁，實踐本書中的示例。
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。更高級的閱讀方式則是：根據(jù)自己的需要跳讀，將本書作為一個參考文檔來使用。本書的前一半內(nèi)容都是首先講解一個示例，然后一步一步分解這個示例中所涵蓋的知識點。除此以外，計算機編程的基本原理是按照一個特定的順序來逐步呈現(xiàn)的，這個順序是多年來在紐約大學(xué)帝勢藝術(shù)學(xué)院的互動電信項目中許多同學(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章介紹了計算機圖形學(xué)，涵蓋了計算機編程的基本原理。第10～12章則暫停講授新知識，轉(zhuǎn)向討論如何用增量方法（incremental approach）構(gòu)建更加大型的項目。第13～23章繼續(xù)拓展基礎(chǔ)知識，并且展示一系列更加高級的話題，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部分。每節(jié)課的末尾，我都準備了一個項目，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)容整合為一個完整的項目。我也為這個項目提供了一些建議，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23章，我曾經(jīng)在課堂上詳細講過其中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，你完全可以在幾個月里消化本書的知識。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，并且完成課后項目，確實是需要一段時間的。那些所謂“10天上10節(jié)課就能學(xué)會編程”的書看似非常吸引人，但實際并不現(xiàn)實。
下面是一個用14周時間學(xué)完本書內(nèi)容的參考計劃。
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周最終項目研討會第13周最終項目研討會第14周最終項目展示本書有測驗題目嗎師傅領(lǐng)進門，修行在個人。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)項目的想法，那就跳過練習(xí)，嘗試去實現(xiàn)它。
大多數(shù)練習(xí)都是小的演練，幾分鐘就能完成。有一些則會稍難，可能需要一小時才能完成。在整個學(xué)習(xí)過程中，有時候可能要暫停學(xué)習(xí)新知識，花上幾小時、一天甚至一周時間來完成一個項目，這也會讓你收益頗豐。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做一些小項目、小練習(xí)。本書每節(jié)課后面都提供給你項目的建議。
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運行）本書額外的提示和教程問題以及評論本書中的許多示例原本是彩色的，并且具有動態(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，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)本書中錯誤，所以如果你發(fā)現(xiàn)本書中有任何錯誤，請在那里給予反饋。你有可能會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，還有一個活躍的論壇。
一步一個腳印增量開發(fā)的理念在你開始學(xué)習(xí)編程之前，還有一個方法需要和你討論一下。它是我學(xué)習(xí)編程的一個重要驅(qū)動力，并且也對本書的編寫風(fēng)格產(chǎn)生了巨大影響。這個方法是由我之前的一個教授提出來的，叫做“增量開發(fā)的理念”（philosophy of incremental development）。更通俗地講，就是“一步一個腳印的方法”（one-step-at-a-time approach）。
無論你是一個新手還是