本文關(guān)鍵詞：時(shí)序連貫的三維水墨風(fēng)格渲染算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水墨畫作為中國的國粹具有獨(dú)特的美學(xué)特征,體現(xiàn)了東方文化中含蓄的審美觀念。隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及與高性能民用圖形處理器的出現(xiàn),將真實(shí)感三維渲染圖像轉(zhuǎn)換成具有中國水墨風(fēng)格圖像的硬件條件已經(jīng)具備,而渲染方法卻有待研究,并成為非真實(shí)感渲染研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。本文以使用民用低成本計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)渲染具有水墨風(fēng)格的三維圖像為目的,對墨液與紙張進(jìn)行了電子化建模,并基于滲流力學(xué)原理提出了一種模擬墨液在紙張中擴(kuò)散的方法。在該建�；A(chǔ)上,本文提出了一種時(shí)序連貫(Temporal Coherence)的實(shí)時(shí)三維水墨風(fēng)格渲染方法。與之前研究工作相比,本文提出的紙墨模型具有模擬收斂速度快,運(yùn)算量相對較小的特點(diǎn)。對于實(shí)時(shí)水墨渲染,本文提出的時(shí)序連貫方法能夠改善使用傳統(tǒng)方法模擬得到的結(jié)果中由于時(shí)序跳躍(Temporal Inconsistency)產(chǎn)生的畫面不連續(xù)問題,從而得到更為連貫,水墨暈染風(fēng)格更為明顯的渲染畫面。本文研究工作包含以下內(nèi)容:提出了一套基于多孔介質(zhì)(Porous Media)與毛細(xì)滲流力學(xué)(Capillary Mechanism)的電子紙墨模型�；诖四Ｐ�,本文給出了宣紙以及不同濃度的墨液在該模型下的數(shù)學(xué)描述及屬性定義。提出了一種模擬墨液在宣紙中擴(kuò)散的方法。該方法以滲流力學(xué)的中的達(dá)西定理(Darcy`s Law)作為動(dòng)力學(xué)方程,以質(zhì)量守恒定理作為約束方程。提出了一種基于時(shí)序連貫思路的實(shí)時(shí)三維水墨風(fēng)格渲染方法。該方法通過持續(xù)向虛擬畫布表面添加、移除墨液的操作,渲染實(shí)時(shí)水墨風(fēng)格的三維圖像。本文提出了將真實(shí)感三維渲染轉(zhuǎn)換為墨液信息的轉(zhuǎn)換方法,并提出了與之配套使用的基于培林噪聲(Perlin Noise)的墨液移除算法。同時(shí),本文基于該方法實(shí)現(xiàn)了一套基于GPU與Compute Shader的水墨動(dòng)畫渲染程序,并使用該程序?qū)Ρ疚姆椒ㄟM(jìn)行了驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：非真實(shí)感渲染 水墨 多孔介質(zhì) 滲流 時(shí)序連貫
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：J212;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 論文研究背景與意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 有關(guān)水墨擴(kuò)散及水墨渲染12-13
• 1.2.2 有關(guān)時(shí)序連貫思路在非真實(shí)感渲染及其他領(lǐng)域的研究13-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 基于滲流力學(xué)的紙墨擴(kuò)散模型研究17-37
• 2.1 水墨畫畫材與繪制過程分析17-20
• 2.1.1 水墨畫創(chuàng)作中使用的畫材17-19
• 2.1.2 水墨畫的視覺特征及創(chuàng)作過程簡介19-20
• 2.2 滲流力學(xué)與紙墨模型20-27
• 2.2.1 滲流力學(xué)與多孔介質(zhì)概念簡介20-21
• 2.2.2 滲流液體的相關(guān)屬性21-23
• 2.2.3 滲流力學(xué)中的達(dá)西定理與毛細(xì)管動(dòng)力方程23-25
• 2.2.4 使用滲流力學(xué)對紙墨模型的合理性25-27
• 2.3 基于滲流力學(xué)的紙墨擴(kuò)散模型27-36
• 2.3.1 紙墨擴(kuò)散模型的概念及相關(guān)假設(shè)27-28
• 2.3.2 墨液的定義及建模28-29
• 2.3.3 紙張的定義及建模29-31
• 2.3.4 模擬步驟與動(dòng)力學(xué)方程31-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 滲流紙墨模型的實(shí)現(xiàn)及模擬實(shí)驗(yàn)37-57
• 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募澳M實(shí)驗(yàn)環(huán)境37-38
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)37-38
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的相關(guān)情況38
• 3.2 確定紙張及墨液屬性的方法38-43
• 3.2.1 紙張尺寸及漫反射值的確定方法38-39
• 3.2.2 紙張孔隙度的確定方法39-41
• 3.2.3 墨液表面張力及接觸角的測定41-43
• 3.2.4 墨液炭煙的質(zhì)量及吸光度的測定及擬合43
• 3.3 模擬步驟的實(shí)現(xiàn)方法及討論43-51
• 3.3.1 表示滲流系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法43-45
• 3.3.2 模擬程序與步驟流程45-46
• 3.3.3 紙面加墨及墨液滲透模擬46-47
• 3.3.4 紙內(nèi)滲流過程的模擬47-50
• 3.3.5 蒸發(fā)過程模擬50-51
• 3.4 模擬對比試驗(yàn)及結(jié)果討論51-55
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及設(shè)計(jì)51-52
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析52-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 時(shí)序連貫水墨風(fēng)格實(shí)時(shí)渲染方法57-75
• 4.1 水墨渲染與時(shí)序連貫思路的結(jié)合方法57-61
• 4.1.1 傳統(tǒng)水墨動(dòng)畫制作方法57
• 4.1.2 時(shí)序連貫水墨動(dòng)畫渲染方法的構(gòu)思與目標(biāo)57-58
• 4.1.3 對于傳統(tǒng)方法的改進(jìn)思路58-61
• 4.1.4 水墨動(dòng)畫渲染與時(shí)序連貫思路的結(jié)合方法61
• 4.2 渲染方法步驟61-69
• 4.2.1 渲染方法步驟與相關(guān)輸入輸出61-62
• 4.2.2 屏幕空間速度場的渲染方法62-63
• 4.2.3 繪制畫面所用墨液濃度的確定方法63-65
• 4.2.4 時(shí)序連貫?zāi)豪L制方法65-67
• 4.2.5 帶噪墨液移除方法67-68
• 4.2.6 畫面墨液擴(kuò)散與視覺渲染輸出68-69
• 4.3 方法實(shí)現(xiàn)與效果分析69-74
• 4.3.1 實(shí)現(xiàn)環(huán)境與步驟69-71
• 4.3.2 本文水墨動(dòng)畫渲染方法的結(jié)果分析71-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 附錄81-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果107-109
• 致謝109

  本文關(guān)鍵詞：時(shí)序連貫的三維水墨風(fēng)格渲染算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：279419