中国画颜料和颜料扩散效果的仿真实现

论文摘要

中国画源远流长,朴素抽象、独特而鲜明的艺术特点,在东方乃至全世界都自成体系,可以说是东方艺术的象征,中华文化的瑰宝。现今对传统绘画艺术进行仿真,是计算机科学与艺术相结合的交叉研究领域,人们对传统绘画的模拟实现取得了令人瞩目的成绩,但是对于中国画的仿真研究,现在仍然刚刚起步。近年来,随着计算机图形学技术的飞速发展,许多研究人员已经在中国画仿真中取得了一些成果,这些成果给中国画艺术与计算机紧密结合创造了便利的条件,使二者的结合成为了一个不可阻挡的趋势。同时,对中国画的仿真研究也成为计算机数字艺术中的研究热点之一本文提出了一个针对中国画设色技法的仿真模型,该模型主要包括两个部分：中国画颜料的仿真和颜料扩散效果的仿真。在中国画颜料仿真中,首先根据中国画颜料的特性,可以知道中国画颜料包括植物性颜料和矿物性颜料,它们具有不同性质；因此,在仿真颜料时引入了由Kubel ka和Munk提出的颜色光学理论,用来计算颜料自身的散射系数和吸收系数,从而可以得出不同颜料相调和后显示的颜色以及多层颜料叠加的颜色显示。对于颜料扩散效果的仿真,本文分析了不同性质的颜料之间以及颜料与墨之间的扩散效果的不同,对已有理论进行了必要的修改和补充,同时引入了两层纸模型结构,该模型将纸划分为扩散层、沉积层。根据纸模型的结构,把水、颜料粒子在宣纸上处于的不同状态分配给每一层,然后对每一层中的各个位置含有的水、颜料粒子数目的变化进行计算。最后,由各个位置处的粒子数目计算颜料的浓度,并根据颜料仿真模块,对最终的效果进行显示。该模型比较成功的模拟了中国画颜料的特殊性,在扩散仿真上也取得了比较好的效果。本文基于长期的绘画实践,首先对中国画的绘画媒介及其相互作用关系做出了科学的分析,总结出水墨画的成画机理,并对现今所采用的各种艺术效果的仿真算法进行了借鉴与研究。提出了水墨画仿真系统的建设目的以及目标,并对系统使用过程遇到的功能性及非功能性需求进行了分析。本文针对颜料的特殊性质以及中国画的设色技法,对颜料及其运用方法进行模拟,进一步完善了中国画的仿真研究,并具有较强的实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 本文的结构安排
• 第2章 中国画的常用工具、仿真现状和目标
• 2.1 中国画的基本工具材料
• 2.1.1 主要工具——笔
• 2.1.2 主要工具——墨
• 2.1.3 主要工具——纸
• 2.1.4 主要工具——砚台
• 2.1.5 水墨画的专用颜料
• 2.2 中国画的基本用色方法
• 2.2.1 用色总结
• 2.2.2 用色特点
• 2.2.3 用色技巧
• 2.3 中国画模拟现状
• 2.3.1 纸的仿真和墨迹扩散模拟
• 2.3.2 真实颜料的模拟
• 2.4 模拟仿真的目标
• 2.4.1 中国画颜料的虚拟仿真
• 2.4.2 墨迹扩散的模拟仿真
• 第3章 颜料的模拟
• 3.1 色彩空间
• 3.2 仿真系统的设计
• 3.2.1 仿真理论基础
• 3.2.2 单色颜料的模拟
• 3.2.3 多种颜料调和的模拟
• 3.2.4 多层颜料叠加的模拟
• 3.2.5 颜色的最终效果
• 3.2.6 基本流程
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 单层颜料的模拟
• 3.3.2 多种颜料的混合模拟
• 3.4 小结
• 第4章 墨迹扩散效果的模拟
• 4.1 粒子运动的基本理论
• 4.2 墨迹扩散的基本原理
• 4.2.1 墨迹扩散效果
• 4.2.2 色彩扩散的基本原理
• 4.3 扩散传质
• 4.3.1 物理原理
• 4.3.2 浓度、扩散通量
• 4.3.3 基本公式
• 4.4 扩散模型的设计
• 4.4.1 引入两层纸模型的原因
• 4.4.2 扩散层
• 4.4.3 沉积层
• 4.4.4 实现流程
• 4.5 实验结果
• 4.6 小结
• 第5章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表