虚拟毛笔与水墨扩散的研究与实现

摘要

书法及水墨画是中国重要的传统文化，其特有的水墨表现方式和抽象写意的画法与西方的绘画有很大的不同。为了能用计算机绘制出中国水墨画的效果，我们设计了一个虚拟毛笔和水墨传输扩散模拟系统，使用者可以选择各种不同大小的笔形和水墨传输模式，通过使用鼠标在虚拟宣纸上模拟出像用毛笔绘画一般的效果。 这个系统主要由二个部分组成。在虚拟毛笔中，毛笔笔头的模拟是以弯曲弹簧的力学模型为基础，来模拟毛笔的笔头随着受力的作用而变化的样子。毛笔笔头的设计分为圆锥型笔头和分散型笔头这两种，以适用于起笔和书写过程的笔头的状态变化；根据毛笔横切面的结构特征，虚拟毛笔使用了一根中心骨架和围绕着它周围的八个骨架来模拟；根据毛笔上各根笔毛与宣纸的接触面呈椭圆型的特性，我们使用各个骨架书写时形成的椭圆来模拟整支毛笔的运动状态。 水墨传输系统则是模拟出水墨在毛笔和宣纸上进行传输的情形。系统采用多层的水墨和宣纸结构，分析了毛笔和宣纸上的水墨传输特性，结合了水墨传输、水墨递减和水墨扩散的算法，实现了水墨递减的功能和水墨扩散的功能，表现出了中国水墨画中水墨变化的特殊效果。

目录

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第一章绪论

1.1中国水墨画概述

1.2研究动机与目的

1.3本论文的系统框架

第二章非真实感绘制概述

2.1非真实感图像绘制的背景

2.2非真实感图像绘制的分类及研究方向

第三章虚拟毛笔研究

3.1 中国毛笔的特征

3.2 Strassmann的笔刷模型

3.3 Lee的3D毛笔模型

3.4 Chu的虚拟中国毛笔模型

3.5徐颂华的基于实体造型的毛笔模型

3.6虚拟毛笔研究的小结

第四章水墨扩散研究

4.1墨水扩散现象研究

4.2基于物理的墨水扩散

4.2.1墨水扩散现象

4.2.2水的流动的方向

4.2.3梯度的因素

4.2.4吸收力的因素

4.2.5纸张质地的因素

4.3 Lee的水墨扩散模型

4.4朱绍恒的水墨扩散模型(MOXI)

第五章虚拟毛笔的研究与实现

5.1虚拟毛笔的建模

5.2虚拟毛笔中的骨架模型

5.3虚拟毛笔的实现

5.3.1虚拟毛笔模拟系统简介

5.3.2虚拟毛笔系统各主要模块的功能

5.3.3虚拟毛笔模拟系统的效果

第六章水墨扩散模型的研究与实现

6.1水墨的传输

6.2水墨的沉淀

6.3水墨的扩散

6.4水墨扩散效果的实现

6.4.1水墨扩散系统各模块的功能

6.4.2水墨扩散模拟系统的效果

第七章总结与展望

参考文献

致 谢