[发明专利]云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形学中非真实感绘制，特别是一种云南重彩画的艺术风格的数字模拟和合成，属非真实感图形绘制技术领域。

背景技术

随着非真实感图形绘制技术研究的不断深化，国内外对各种艺术风格的数字化模拟做了很多尝试，其中对西方绘画风格的数字化模拟研究较多，如油画、水粉画、钢笔画、铅笔画的数字化模拟。对具有中国艺术风格的数字模拟的研究开展的还不多，国内主要有浙江大学、天津大学、微软亚洲研究院等不多的机构开展过中国山水画、书法、剪纸等中国传统艺术风格数字模拟的研究。

(1)中国山水画的风格化绘制：用计算机手段进行中国山水画数字模拟已有很多文献报道。Strassmann提出模拟水墨画的毛笔模型，Kunii等人和Zhang等人提出了墨水扩散效果模型，Lee提出了一个墨水与宣纸融合的模型，Way等人等通过将具有国画风格的线条纹理用于岩石和树木的绘制渲染方面，从而能够得到具有国画风格的绘制景观。Zhang等在GPU上实现了一个对3D山峦模型进行实时水墨效果绘制的系统，Sun等提出了以纹理合成为基础的山水画系统仿真绘制算法，该算法首先勾勒出山石轮廓，再用纹理合成对轮廓内部加以渲染填充。

(2)中国书法的计算机模拟：书法是汉字的书写艺术，是我国传统艺术的瑰宝。近年来，很多研究者对书法的计算机模拟进行了研究，主要集中在虚拟毛笔模型和墨在宣纸上扩散效果的实时绘制研究。虚拟毛笔的研究已经有多位研究者提出数十种虚拟毛笔模型，王钲旋等开发了一个计算机书法系统，利用样条曲线插值采样的方法控制笔刷速度和墨量；于金辉等用散点集合模拟毛笔的笔触，形成不同的笔触效果；Wong等以椭圆作为笔触模型，模拟了不同笔触效果。墨扩散模拟方面的研究，Guo等构造纤维网格宣纸模型，模拟了墨扩散效果；Huang等综合考虑了多种影响因素，离散模拟水墨和纸纤维之间的交互；石永鑫等以伪布朗运动模拟水墨粒子的运动状态。Nelson等人创建了一个自然地个性化的数字书法系统，能够绘制高分辨率的、真实的、具有美感的东方字体，同时还能对3D物体进行东方风格的绘制。Xu等人在他们的论文中提出了一个新颖的智能系统，从已有的书法风格作品中抽取训练样本对系统进行训练，采用基于约束的类比推理方法自动生成具有美感的中国书法绘画。

(3)中国剪纸的计算机模拟：剪纸是我国历史悠久的传统民间艺术之一，主要通过镂空而形成颜色对比和物体连接来刻画形象。张显全等人在二维平面上实现了计算机辅助生成剪纸形象。他们首先对剪纸图案做分析，将图案划分成不同的细节区域，然后针对每个区域研究如何构造参数控制的样条曲线表示，最后将这些区域组合起来得到最后的剪纸图案。Peng等人用图像方法完成了一个生成剪纸的CAD系统。作者通过交互式接口将剪纸图案分解成不同的基本单元图案，并存放在剪纸图案数据库中。构造新的剪纸图案的时候，只需要从数据库中选取或由用户提供一个轮廓信息，然后从剪纸数据库中选择不同的剪纸图案，将这些图案按照一定的顺序进行组合，以得到新的剪纸图案。Liu等人采用图像处理的方法对中国传统的对称剪纸图案进行模拟。李岩提出了三维剪纸图形这一艺术形式并完成了一个三维剪纸图形的编辑系统。三维剪纸图形是用二维剪纸图案装饰的具备二维剪纸特征的三维几何模型，其建模是指用参数控制的矢量几何图案来表示剪纸特征图案，并通过网格模型的表面编辑方法解决二维剪纸图案在三维网格模型表面映射问题。Xu等人通过多层阈值处理方法从图片中设计出剪纸图案，进行轮廓增强突出效果，并结合简单的几何图形和传统中国剪纸纹样进行剪纸图案的合成，通过布尔操作将这些图形元素合并在一起并保证相互连通，他们提出的方法适合于计算机外部设备的剪纸生产。

(4)中国京剧脸谱的数字模拟和合成：蔡飞龙等人提出一个京剧脸谱的分析与合成系统。首先分析手工绘制京剧脸谱的结构以及构成脸谱的纹样，包括眉纹、眼窝纹、嘴角纹等，并用Bezier曲线构造出它们的矢量化纹样库。接着在合成脸谱阶段，可根据创作需要对各个纹样按层进行组合得到新的京剧脸谱图案。该系统还提供一系列变形工具供用户对脸谱纹样进行编辑修改，包括直接调控纹样形状、同类独立纹样之间变形，以及不同层纹样形状的关联调控，从而生成更多的、富有变化的京剧脸谱图案。与手工绘制京剧脸谱相比，该系统可以用更灵活多变的方式，简单快捷地生成各种复杂的京剧脸谱。

综上所述，随着科学文化技术和经济的不断发展，非真实感绘制技术的研究越来越多的受到各国学者的关注，研究对象非常广泛，研究成果的应用涉及到数字娱乐、影视制作等多方面，对国民经济的贡献越来越大。