皮影效果风格化绘制关键技术研究与实现

论文摘要

皮影艺术由戏剧和造型两种艺术结合并发展而来，是民间传统艺术的瑰宝。然而，目前皮影戏的现状却不容乐观，特别是在“影人”的制作、皮影戏的表演、传播等很多方面存在不可避免的局限性。相比之下，数字化的皮影能克服上述种种问题，使皮影戏能在全世界广泛流传。虽然这些年有很多皮影动画应运而生，但是在学术上，针对其他中国传统艺术（如国画、书法、剪纸等）数字化的研究很多并取得了丰硕的成果，而对皮影数字化的研究却少之又少，因此，如何把普通的三维模型生成具有皮影风格的三维模型是本文将要解决的问题。首先，本文设计了一个皮影风格化系统，提出了皮影效果风格化绘制的框架结构，它以普通三维模型作为数据源，从网格的风格化和纹理贴图的风格化两方面模拟传统皮影的风格特征，从而产生具有皮影风格的影人三维模型。第二，本文实现了一种基于平面的三角网格分割算法，并对算法进行了优化，保证了在一次分割过程中，对每条边只执行一次相交计算，这在一定程度上降低了算法所涉及的计算量，进而增强了算法的性能。第三，本文通过对交互式三角网格分割算法的学习，针对皮影角色由十一个身体部件组成的特点，对已有的交互式网格分割算法进行了优化，实现了一种基于多条参考线的三角网格分割方法，它利用人体感知系统对于物体形状的感知规律，根据多条参考线进行网格分割，可以一次性将完整的模型分割为多个有意义的子部件。第四，本文参照传统的基于笔划的风格化绘制方法，并考虑到相似笔划的合并，实现了皮影纹理的风格化绘制，使结果上呈现出采用较大笔划绘制大片区域的效果。最后，本文将研究的关键技术应用到皮影风格化中，实现了前面所设计的皮影风格化系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1. 引言
• 1.2. 课题背景
• 1.3. 国内外研究现状
• 1.3.1. 非真实感渲染技术
• 1.3.2. 三角网格分割技术
• 1.4. 课题研究目的与意义
• 1.5. 课题主要工作
• 1.6. 论文章节安排
• 第二章 相关理论基础
• 2.1. 引言
• 2.2. 三维图形API介绍
• 2.2.1. OpenGL
• 2.2.2. Direct3D
• 2.3. 三维图形引擎介绍
• 2.3.1. 三维图形引擎概述
• 2.3.2. OGRE 图形引擎
• 2.4. 三维模型介绍
• 2.4.1. 三维模型的组成
• 2.4.2. 三维模型的构建方法
• 2.5. 本章小结
• 第三章 皮影风格化系统总体设计
• 3.1. 引言
• 3.2. 设计目标
• 3.3. 需求分析
• 3.3.1. 皮影人物的艺术特征
• 3.3.2. 皮影风格化系统应具有的特性
• 3.4. 系统框架结构
• 3.5. 主要模块功能概述
• 3.5.1. 网格生成模块
• 3.5.2. 纹理贴图生成模块
• 3.6. 本章小结
• 第四章 皮影模型三角网格生成
• 4.1. 引言
• 4.2. 三角网格分割
• 4.2.1. 基于平面的三角网格分割
• 4.2.2. 基于多参考线的三角网格分割
• 4.3. 基于RTT的二维化处理
• 4.4. 基于多边形三角剖分的网格生成
• 4.5. 实验结果与分析
• 4.5.1. 基于平面的三角网格分割实验
• 4.5.2. 基于多参考线的三角网格分割实验
• 4.5.3. 二维化处理和网格生成实验
• 4.6. 本章小结
• 第五章 皮影模型风格化纹理生成
• 5.1. 引言
• 5.2. 基于笔划的风格化绘制介绍
• 5.3. 皮影纹理的风格化绘制实现
• 5.3.1. 色彩强度分布计算
• 5.3.2. 笔划位置分布
• 5.3.3. 笔划参数计算
• 5.3.4. 相似笔划的合并
• 5.3.5. 绘制笔划
• 5.4. 实验结果与分析
• 5.5. 本章小结
• 第六章 皮影风格化系统实现
• 6.1. 引言
• 6.2. 系统实现层次结构
• 6.3. 系统具体实现
• 6.4. 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1. 论文工作总结
• 7.2. 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的项目
• 攻读硕士学位期间获得的奖励