提出一種毛筆書寫行為的實(shí)時(shí)仿真技術(shù).在毛筆的幾何外形方面,采用了骨骼蒙皮的建模方式,并提出一種骨骼旋轉(zhuǎn)參數(shù)的快速算法,從而實(shí)現(xiàn)了筆頭在運(yùn)動(dòng)過程中的彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種變形效果;在水墨效果方面,采用了基于粒子系統(tǒng)的墨水?dāng)U散模型,能夠靈活地控制墨跡在紙面上的浸染效果.基于上述技術(shù),使用頭戴顯示器和力反饋設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)毛筆書寫仿真系統(tǒng),具有很好的實(shí)時(shí)性和沉浸感. 

【文章來(lái)源】：北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2019,39(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１利用骨骼蒙皮構(gòu)建的毛筆幾何模型Ｆｉｇ．１Ｂｒｕｓｈｇｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｉｔｈｓｋｉｎｎｅｄｍｅｓｈ

何模型．如圖１所示，筆頭部分由近似于“倒圓錐形”的多邊形網(wǎng)格和骨骼鏈兩部分構(gòu)成．骨骼鏈由一系列等長(zhǎng)的骨骼首尾連接而成．多邊形網(wǎng)格上的每個(gè)頂點(diǎn)會(huì)受到最臨近骨骼的影響；在靠近兩個(gè)骨骼的連接處，多邊形網(wǎng)格上的頂點(diǎn)會(huì)同時(shí)受到這２個(gè)骨骼的影響．所有的影響權(quán)重都是固定的，所以可以事先在建模軟件中設(shè)置好．圖１利用骨骼蒙皮構(gòu)建的毛筆幾何模型Ｆｉｇ．１Ｂｒｕｓｈｇｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｉｔｈｓｋｉｎｎｅｄｍｅｓｈ如圖２所示，在三維空間中每個(gè)骨骼都有自己的局部坐標(biāo)系，局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)就是它的旋轉(zhuǎn)軸點(diǎn)；骨骼之間存在著父子關(guān)系，即：Ｎｉ是Ｎｉ＋１的父對(duì)象．這樣，當(dāng)對(duì)任意骨骼進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，都會(huì)對(duì)它的子對(duì)象產(chǎn)生影響；但對(duì)子對(duì)象的操作不會(huì)影響它的父對(duì)象．圖２骨骼的層級(jí)關(guān)系Ｆｉｇ．２Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｓｋｅｌｅｔｏｎｕｎｉｔｓ本文中，毛筆模型由３ｄｓＭＡＸ軟件建模完成．外觀上，該模型接近于真實(shí)毛筆，增加了書寫體驗(yàn)的真實(shí)感；變形模擬上，實(shí)時(shí)控制“骨骼鏈”的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)影響權(quán)重帶動(dòng)“多邊形網(wǎng)格”運(yùn)動(dòng)，從而快速模擬出毛筆書寫過程中的變形效果，保證了仿真的實(shí)時(shí)性．２毛筆的行為模擬在書寫過程中，筆頭主要存在彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種變形．下面逐一說(shuō)明這兩種變形．２．１彎曲變形在書寫過程中，筆頭首先發(fā)生彎曲變形．由于本文利用骨骼鏈來(lái)控制筆頭的變形，所以只需為每個(gè)骨骼Ｎｉ確定彎曲的軸向量Ｂｉ，以及彎曲的角度

，實(shí)時(shí)控制“骨骼鏈”的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)影響權(quán)重帶動(dòng)“多邊形網(wǎng)格”運(yùn)動(dòng)，從而快速模擬出毛筆書寫過程中的變形效果，保證了仿真的實(shí)時(shí)性．２毛筆的行為模擬在書寫過程中，筆頭主要存在彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種變形．下面逐一說(shuō)明這兩種變形．２．１彎曲變形在書寫過程中，筆頭首先發(fā)生彎曲變形．由于本文利用骨骼鏈來(lái)控制筆頭的變形，所以只需為每個(gè)骨骼Ｎｉ確定彎曲的軸向量Ｂｉ，以及彎曲的角度αｉ即可．以下首先確定軸向量Ｂｉ．圖３分別表示筆頭發(fā)生彎曲時(shí)的側(cè)視圖和俯視圖．可見，骨骼Ｎｉ的彎曲軸點(diǎn)為自身局部坐標(biāo)系原點(diǎn)．它的彎曲軸向量Ｂｉ始終與豎直方向垂直，即與世界坐標(biāo)系的Ｚ軸垂直．此外根據(jù)常識(shí)可圖３筆頭的彎曲變形（Ｂｉ是骨骼Ｎｉ的彎曲軸向量）Ｆｉｇ．３Ｂｅｎｄｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｒｕｓｈｐｅｎ（Ｂｉｉｓｔｈｅｂｅｎ－ｄｉｎｇａｘｉａｌｖｅｃｔｏｒｏｆｓｋｅｌｅｔｏｎＮｉ）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于力反饋技術(shù)的毛筆筆道仿真[J]. 楊廣卿,侯增選,郭超,鄭栓柱.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[3]基于筆紙墨物理屬性的毛筆書法仿真[J]. 陳海強(qiáng),羅健飛,溫國(guó)華,吳仲城.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2012(09)
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[5]基于粒子系統(tǒng)的中國(guó)水墨畫仿真算法[J]. 石永鑫,孫濟(jì)洲,張海江,賈文麗.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2003(06)

碩士論文
[1]中國(guó)水墨畫仿真中毛筆模型的研究與設(shè)計(jì)[D]. 孫美君.天津大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3011811