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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:郭禹昌
研究生(外文):Yu-ChangKuo
論文名稱:三維虛擬毛筆繪圖模型之研究
論文名稱(外文):The study of 3D virtual Chinese-brush painting model
指導教授:林三益林三益引用關係
指導教授(外文):San-Yih Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:虛擬東方毛筆繪圖模型
外文關鍵詞:Virtual chinese-brushPainting model
相關次數:
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設計及發展有效的數值方法,以建立方便使用的虛擬東方毛筆繪圖模型即為本文之主要研究目的。於數值方法上,本研究採用省略壓力項之簡化二維不可壓縮奈威爾-史托克方程式(Navier-Stokes equation)計算水墨運動,並依照毛筆幾何模型BGM(Brush Geometry Model),配合筆觸(Stroke)的運動軌跡,規範出筆觸範圍後給予墨水源(Ink-water source)。在流場空間採用上風有限體積法,時間則是使用二階郎奇-庫達法(Two-step Runge-Kutta Method)計算;此模型以筆觸速度為主要流場變數,此考量是為符合兼顧方便性及計算速度之考量。
  本研究簡化需要控制的因素,如使模型方面得以相互配合,達到以實際運筆所顯示的筆觸形狀。在墨水規範方面,除了易於調整的毛筆幾何模型,使用者亦可選擇自己喜好的顏色進行調配,此外,亦加入虛擬的紙張模型以增加其真實性;最終,依使用者需求設定參數且依據筆觸的運動軌跡,配合本文中之模型操作流程,即可完成書法作品及水墨畫作品。

This study aims to establish a handy 3D virtual Chinese-brush painting model coupled with a numerical method. The numerical method uses a simplified 2D Navier-Stokes equation with neglected pressure term to calculate motion of the water-ink mixture. According to the BGM (Brush Geometry Model)and trajectory of the stroke motion, ink-water sources are determined in the given stroke area. A upwind finite volume method coupled with a two-step Runge-Kutta time integration is used to solve the flow fields. The stroke velocity is the key parameter in this model that is due to improving the calculating flow speed and to adding the convenience.

  This study simplifies the factors of the controlled variables, such let the painting model match up each model to come up with the shape of the stroke by real operation. We also include the models of the virtual papers to increase its authenticity. In addition to the easy-to-modulate brush model in the ink-water area, users can also choose any colors mixed by himself. Finally, users can finish calligraphic works and paintings by choosing parameters according to the demand of the users, trajectory of the stroke motion, and matches with operating procedures of this painting model in this paper.

目錄
中文摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
符號說明 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 內容大綱 4
第二章 數值方法 6
2.1 統御方程式 6
2.2 數值方法 7
2.2-1 流場之有限體積法 8
2.2-2 擴散項(Diffusive Terms) 11
2.2-3 時間積分 12
2.3 邊界條件 14
第三章 計算模型 16
3.1 毛筆的運作與輸入資料 16
3.2 淺水層(Shallow fluid layer) 20
3.2-1 啟動對流( Induced Advection ) 21
3.2-2 淺水層蒸發 24
3.3 表面層(Surface Layer) 24
3.4 毛細層(Capillary Layer) 26
3.4-1 毛細層之吸收水量 26
3.4-2 毛細層蒸發 27
第四章 其它相關模型介紹 35
4.1 紙張模型 35
4.1-2 擴散效果 ( Diffusion ) 37
4.2 筆觸 ( Stroke ) 38
4.2-1 側 39
4.2-2 勒 39
4.2-3 努、趯 40
4.2-4 策、掠 41
4.2-5 啄 41
4.2-6 磔 42
4.3 顏色模型 42
4.3-1 三原色及四分色 43
4.3-2 疊加型原色 43
4.3-3 消減型原色 44
4.3-4 顏色轉換 44
4.3-5 顏色模型驗證 45
第五章 模型使用方法 61
5.1 輔助應用程式 61
5.2 使用流程 64
5.2-1 毛筆書寫模式 64
5.2-2 水墨畫繪圖模式 65
第六章 作品集 69
6.1 書寫作品 69
6.2 水墨畫作品 70
第七章 結論 82
參考文獻 83
自述 86


圖目錄
圖 二 1 物理區域的四邊形控制體 15
圖 三 1 Canvas model of Curtis 28
圖 三 2 Canvas model of Tom Van Laerhoven 28
圖 三 3毛筆原始狀態 29
圖 三 4筆觸拖曳情形 29
圖 三 5交接面與高度示意圖 30
圖 三 6穿過紙面之經擠壓橢圓錐 30
圖 三 7 筆觸移動之抓取示意圖 31
圖 三 8 橢圓旋轉角度與行進方向關係圖 31
圖 三 9往八個鄰近PAPEL計算水量差示意圖 32
圖 三 10搭載於更新後之速度移動染墨 32
圖 三 11 SURFACE LAYER示意圖 33
圖 三 12由淺水層W補入毛細層DW示意圖 33
圖 三 13毛細層中側面與空氣接觸部分示意圖(斜線部分?與側面空氣接觸部分) 34
圖 四 1真實宣紙拍攝圖 47
圖 四 2 Pdep非規則性亂數給予 47
圖 四 3 DWmax亂數纖維給予 48
圖 四 4 DWmax非規則性亂數給予 48
圖 四 5亂數纖維(P=0.9 , W=0.1) 49
圖 四 6非規則性亂數(P=0.9 , W=0.1) 49
圖 四 7亂數纖維(P=0.5 , W=0.5) 50
圖 四 8非規則性亂數(P=0.5 , W=0.5) 50
圖 四 9亂數纖維(P=0.1 , W=0.9) 51
圖 四 10非規則性亂數(P=0.1 , W=0.9) 51
圖 四 11真實宣紙情形下之墨滴擴散拍攝圖 52
圖 四 12側(a) (b) 53
圖 四 13勒(a) (b) 54
圖 四 14努、趯(a) (b) 55
圖 四 15策、掠(a) (b) 56
圖 四 16啄(a) (b) 57
圖 四 17磔(a) (b) 58
圖 四 18疊加型原色 59
圖 四 19消減型原色 59
圖 四 20筆觸軌跡 60
圖 四 21顏色模型模擬結果 60
圖 五 1輔助應用程式使用介面 67
圖 五 2毛筆書寫模式示意圖(擷取於輔助應用程式使用介面) 68
圖 五 3水墨畫繪圖模式示意圖(擷取於輔助應用程式使用介面) 68
圖 六 1 實帖揣摩(a)(b)(c) 73
圖 六 2「永」字 74
圖 六 3麻雀 75
圖 六 4草 75
圖 六 5金魚 76
圖 六 6吉祥虎 76
圖 六 7花 77
圖 六 8貓熊 77
圖 六 9蝦 78
圖 六 10池塘 78
圖 六 11虎 79
圖 六 12馬 79
圖 六 13老翁 80
圖 六 14白菜 80
圖 六 15水牛 81
圖 六 16山石 81
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25.國家文化網http://www.nationculture.com/
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