达芬奇的艺术理论广泛存在于他6000页的手稿和未完成的绘画理论中，这也是文艺复兴时期理论研究的重要成果。
达芬奇的绘画理论大致可以分为两部分：美学理论和绘画基础科学。美学理论部分论述了绘画的本质、绘画与现实的关系以及绘画与其他艺术的异同。基础部分揭示了透视、光影、比例和人体解剖学、人体动力学和表达以及自然现象的知识。
列奥纳多·达芬奇的美学思想集中在他的笔记的一部分，这一直被称为“艺术比较”。将绘画与诗歌、音乐、雕塑和其他艺术进行比较是文艺复兴时期一种流行的文学批评形式。阿尔贝蒂和弗朗西丝卡的绘画理论也有这方面的内容。

事实证明，自古以来，绘画就不被视为一门高贵的艺术，因为它与手工制作有着密切的关系，而手工制作又不如其他艺术。相反，达芬奇证明绘画优于其他艺术。然而，在我们今天看来，这根本不是一个重要的问题：重要的是，通过他对绘画和其他艺术的比较，可以看出他对绘画的观点。
达芬奇根据“我们所有的知识都来自感知”的基本观点，分析了绘画与现实的关系，强调自然是绘画的源泉，绘画是对自然的模仿；根据古罗马以来绘画发展的历史，强调画家如果追随自然，绘画就会繁荣，如果不追随自然，绘画就会腐朽，这从哲学和历史两方面证明了画家必须以自然为师。
他还用一种非常独特的方法来阐明绘画是如何反映自然的，这是他著名的镜子隐喻：“画家的心应该像一面镜子，变成物体的颜色，把所有物体的图像都呈现在你面前。你应该知道，如果你不是一个多才多艺的专家，不能用艺术再现所有形式的自然，你就不是一个杰出的画家”。
也就是说，绘画是自然在画家心中的反映和艺术手段的再现；然而，他也指出，“一个画家在绘画时，只依靠肉眼的练习和判断，而不使用理性，就像一面镜子，只会复制面前的东西，对它一无所知。”
他要求画家不仅要依靠感官来理解世界，还要用理性来揭示自然规律。因此，一方面，达芬奇把大自然当作自己的主人；另一方面，它也强调理性的重要性，这就要求画家具备透视、光影、人体解剖学等方面的知识来指导自己的创作，忠实地反映自然界万物的形态，结合丰富的想象力，与自然界竞争，创造出一个不在自然界的形象。
像阿尔贝蒂一样，列奥纳多·达芬奇热情地赞扬了他的眼睛和视力。因为它是人们大脑与外界交流的关键方式，也是最准确的感官。因此，芬奇认为基于视觉的绘画最适合表现物体的形态美，揭示自然现象的规律；由于人类的大部分知识来自视觉，基于视觉的绘画已经成为人类了解自然、传播真美的最有力手段，并已成为一门科学。
乍一看，把绘画等同于科学似乎很奇怪。但如果你从达芬奇理论的角度来考虑，这是可以理解的。因为人类的各种表达手段，如语言、文字、声音、摄影等，都可以表达艺术和科学的内容，但程度不同。当然，绘画也不例外。特别是在列奥纳多·达芬奇时代，形态科学正在积累数据：肉眼是当时唯一锐利的观察工具，图像成为记录数据的重要手段。

达芬奇的《人体解剖学笔记》里不是满是图像吗？在这样做的过程中，他利用了绘画的这一特点。只是今天，当科学和艺术紧密分离的时候，人们排斥绘画的这一面。有趣的是，当时人们对绘画的态度与一开始对摄影的态度相似。有些人认为这不是艺术，而是技术，而另一些人认为这是科学。问题不在于判断它属于哪种表达方式，而在于表达什么以及如何表达。
空间关系的研究是透视的。列奥纳多·达芬奇将透视分为三个分支：线透视、色彩透视和隐藏透视。研究物体的大小、颜色和形状以及物体与眼睛之间的距离之间的关系。通过布鲁内莱斯基（Brunelleschi）、弗朗西斯卡（Francesca）等人的研究，线性透视已经相当完整，但它没有考虑到空气的影响以及眼睛无法清楚地看到远处物体的事实，因此绘画中的视觉将与从眼睛看到的现实不一致。
达芬奇结合了许多生动的例子来研究空气和雾对未来颜色和形状的影响，创造了空气透视和隐藏透视。从空气的角度来看，画中的空间不是一个空洞，而是一个有气氛的空间。因为视觉和眼睛之间有一种朦胧的气氛，而不是全景，空间的深度感得到了加强。
实体占据三维体积：对象的轮廓由二维组成，第三维是对象的凹凸。透视图可以在二维绘制平面上表示大范围的深度，但不能表示小范围的深度（即凹凸）。凹凸性只能通过改变对象的光照和阴影来表示。佛罗伦萨绘画学派认为，物体的凹凸感是最重要的。达芬奇写道：“绘画的较大奇迹是使平凸凹的图画出现。”他孜孜不倦地研究光影，除了实际观察外，还进行理论研究。
例如，研究球体上的灯光和阴影。虽然这类研究工作是抽象的，但它是一项基本技能，完全掌握后可以类比理解。这可以从达芬奇对理论研究的重视中看出。在光与影的处理上，芬奇偏爱丰富的层次，并开创了转移光与影的方法，即肖像上从光到暗的过渡是连续的，就像烟雾一样，没有清晰的边界。

他告诉学生们，画肖像时较好的光线是日落时的柔和光线。在户外绘画时，如果太阳被薄薄的云层覆盖，可以使肖像柔和。他的油画《蒙娜丽莎》和《圣安娜素描》都是光影转换的例子。传记作家瓦萨里说，达芬奇转移光影的方法是绘画艺术的一个转折点，这是一个非常中肯的评论。
在色彩方面，达芬奇保持了佛罗伦萨画派的共同愿景，认为色彩从属于光和影（深色画阴影，明亮色画光），因此他没有对其给予足够的重视。然而，它也有许多关于颜色的杰出观点。例如，观察到物体的颜色与周围物体的光线和颜色有关，这就是法国印象派色彩理论的箭头。
在文艺复兴的黄金时代，在以人为本的人文主义思想的影响下，绘画的思想内容和主要形象逐渐由神转向人。正如著名人文主义者皮科·德拉·米拉多拉在其关于人类尊严的宣言演讲中所说，“人是世界舞台上的伟大奇迹”，“人占据世界的中心”。
因此，在绘画中体现出来的人也成为了当代绘画的中心。在谈到绘画主题时，达芬奇说：“一个画家应该代表两个主要的东西：人和他的思想意图”，这是排斥神学、关注人的时代精神的反映。
当时的艺术们以极大的热情研究了人体的比例。在他们看来，人体是自然界中最完美的东西。因此，人体的比例必须符合数学定律：各部分以简单的整体比例，或与圆、正方形等完美的几何图形相一致。
它们将人体比例转化为绘画、雕塑和建筑中和谐美的基础。人体研究的第二个重要内容是人体解剖学：他们认为解剖学是真正表达人体形态所必需的知识。列奥纳多·达芬奇非常重视解剖学，并对其进行了40多年的研究。他认为人体解剖学是理解人体动力学的关键。他可笑地笑着说，有些画家没有结合人的动作来研究解剖学，因此画出来的裸体像就像一袋萝卜。
对人类动态表达和心理的描述是达芬奇艺术的一个要素。达芬奇认为“运动是一切生命的源泉”，甚至简单设计中的线条都是点运动的结果。他喜欢用波浪形曲线来组织人物的姿势，这与这种理解有关。
至于人类的手势和表情，列奥纳多·达芬奇有这样一个愿景：当人不是人造的时候，他们的动作、手势和表情必须适应他们的思想和感觉。因此，他认为动态、手势和表情是揭示绘画人物内心世界的手段，并要求画家笔下人物的动作在任何情况下都能表达他们的思想和感情。达芬奇的人体动力学理论对后世的艺术理论和实践产生了深远的影响。
景观与自然的研究也是达芬奇绘画理论中的一个重要课题。文艺复兴时期的艺术家将大自然视为良师益友。自马萨德罗以来，风景画是绘画不可或缺的一部分。列奥纳多·达芬奇是文艺复兴时期的之一，也是以风景为背景的较好的画家。在这一部分的画论笔记中，我们可以找到许多关于芬奇风景和自然现象的精彩描述。
总之，达芬奇的绘画理论几乎讨论了他那个时代与绘画有关的所有问题。他是文艺复兴时期伟大的艺术创新者。他在构图、光影、透视和心理描写方面做出了巨大贡献。他也是历史上有经验的巨人。绘画理论是他一生经历的体，可以定义为一部百科全书，总结了他那个时代绘画艺术的成果。
令人惊讶的是，他的许多观点在400年后的今天对我们有实际意义。达芬奇的生活是一条未完成的道路，布满了未完成作品的碎片。临死前，他悲伤地说：“我这辈子从未完成过一项工作。”列奥纳多·达芬奇独特的艺术语言是用光影的方法来创造立体感的平面图像。

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