淺析書(shū)法臨摹過(guò)程的交互式動(dòng)畫(huà)建模方法探析

摘 要：基于書(shū)法臨摹過(guò)程的交互式動(dòng)畫(huà)建模是一種現(xiàn)代化的動(dòng)畫(huà)生成方法，以書(shū)法漢字圖像為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)書(shū)法漢字動(dòng)態(tài)筆畫(huà)的書(shū)寫過(guò)程進(jìn)行重建，構(gòu)建一個(gè)全新的筆觸模型，明確筆鋒運(yùn)動(dòng)軌跡與筆觸形態(tài)，按照生成的先后順序生成書(shū)寫動(dòng)畫(huà)，此種建模方法能夠展示出多元化的字體風(fēng)格，在當(dāng)今數(shù)字媒體領(lǐng)域內(nèi)具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：書(shū)法；臨摹過(guò)程；動(dòng)畫(huà)建模；筆鋒運(yùn)動(dòng)

一、交互式動(dòng)畫(huà)建模方法簡(jiǎn)介

書(shū)法臨摹過(guò)程中的交互式動(dòng)畫(huà)建模方法的生成，是基于筆畫(huà)輪廓提取、筆觸模型選擇以及筆鋒運(yùn)動(dòng)軌跡三個(gè)要素來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在筆觸形態(tài)的作用下，使得書(shū)寫過(guò)程動(dòng)畫(huà)最終得以形成。其中書(shū)法漢字筆畫(huà)輪廓的提取是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，筆觸模型的建立主要決定于書(shū)法風(fēng)格，草書(shū)、楷書(shū)、隸書(shū)、行書(shū)等不同書(shū)法風(fēng)格的筆觸模型也各不相同，筆鋒運(yùn)動(dòng)軌跡是由交互式來(lái)實(shí)現(xiàn)，最終以漢字筆畫(huà)為依托對(duì)筆觸形狀進(jìn)行重建，使得漢字書(shū)寫動(dòng)畫(huà)的生成更具靈活性和高效性。

二、書(shū)法圖像預(yù)處理

書(shū)法臨摹過(guò)程的交互式動(dòng)畫(huà)建模方法需要率先獲取漢字書(shū)法的輪廓信息，這就需要以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)書(shū)法圖像進(jìn)行預(yù)處理。一般情況下書(shū)法碑帖經(jīng)過(guò)掃描后所生成的圖像帶有諸多噪聲點(diǎn)，因此要對(duì)掃描過(guò)的書(shū)法碑帖進(jìn)行濾波去噪，便于轉(zhuǎn)換為二值圖像，之后以freeman鏈碼對(duì)書(shū)法碑帖圖像信息進(jìn)行檢測(cè)，從而滿足交互式動(dòng)畫(huà)建模的應(yīng)用需求。

三、基于統(tǒng)計(jì)的筆觸模型

（一）標(biāo)準(zhǔn)筆觸模型

在對(duì)所采集筆觸形態(tài)進(jìn)行仔細(xì)觀察和研究，以2條3次Bézier曲線對(duì)標(biāo)準(zhǔn)筆觸模型進(jìn)行擬合，其中，這兩條曲線呈對(duì)稱狀態(tài)，如圖1所示，其中，圖a為毛筆書(shū)寫真實(shí)筆觸，圖b為筆觸模型，Lt為筆鋒長(zhǎng)度，Lh為筆根長(zhǎng)度，以L1和Lr代表筆肚左右兩側(cè)長(zhǎng)度，實(shí)際書(shū)寫過(guò)程中受到摩擦力影響筆觸會(huì)發(fā)生一定形變，L1與Lr不再等長(zhǎng)。在標(biāo)準(zhǔn)筆觸模型下，以坐標(biāo)原點(diǎn)O為毛筆筆桿中心在紙面上的對(duì)應(yīng)對(duì)峙，以曲線與坐標(biāo)軸相交點(diǎn)為筆觸定點(diǎn)，分別為T0、T1、T2、T3，分別以Lt、Lh、L1、Lr。

（二）確定筆觸模型參數(shù)

在對(duì)常見(jiàn)不同類型毛筆實(shí)際書(shū)寫筆觸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，可以建立筆觸模型，并以毛筆筆毫長(zhǎng)度、筆根與筆鋒關(guān)系參數(shù)以及兩側(cè)筆肚與筆鋒關(guān)系參數(shù)這三項(xiàng)因素為計(jì)算依據(jù)，準(zhǔn)確計(jì)算出筆觸形狀頂點(diǎn)。

同一支毛筆筆頭不發(fā)生形變且落筆長(zhǎng)度不超出筆毫一半的情況下，壓力值P與筆毫之間存在線性相關(guān)關(guān)系，本文以L表示毛筆筆毫長(zhǎng)度，Lt表示與P相關(guān)的筆鋒長(zhǎng)度，在受到筆毫長(zhǎng)度、材質(zhì)以及毛量分布等因素的影響下，Lt結(jié)果可由數(shù)位板輸出壓感值上限與單位轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算出來(lái)，計(jì)算公式見(jiàn)公式（1），其中，以Pmax表示數(shù)位板輸出壓感值上限，以ρ表示單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

毛筆筆根及兩側(cè)筆肚與筆鋒的相對(duì)長(zhǎng)度是確定筆觸模型參數(shù)過(guò)程中的重要因素，其能夠在一定程度上體現(xiàn)出毛筆材質(zhì)和毛量，一般情況下，若筆肚與根部星標(biāo)較大，則表示使用軟毫筆書(shū)寫，反之則使用硬毫筆書(shū)寫。通過(guò)以相同紙面上不同類型毛筆書(shū)寫的筆觸形狀作為判斷依據(jù)，對(duì)各筆觸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后可發(fā)現(xiàn)，各筆觸之間存在線性相關(guān)關(guān)系，依據(jù)最小二乘擬合可得到不同類型毛筆的關(guān)系參數(shù)，據(jù)此可以求得初始筆觸模型頂點(diǎn)。

（三）筆觸形狀曲線擬合

在明確筆觸形態(tài)后，基于2條3次Bézier曲線對(duì)筆觸形狀進(jìn)行擬合，其曲線參數(shù)形式為B（t）=P0（1-t）3+3P1t（1-t）2+3P2t（1-t）+P3t3，其中t的區(qū)間范圍是由0到1?；贐ézier曲線性質(zhì)及平行線定力進(jìn)行分析可知，當(dāng)t=0.5時(shí)曲線可達(dá)最高點(diǎn)，便于對(duì)頂點(diǎn)坐標(biāo)及控制點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，見(jiàn)公式（2）。通過(guò)此類計(jì)算可以確定標(biāo)準(zhǔn)筆觸模型參數(shù)，為交互式動(dòng)畫(huà)建模的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支持。

四、書(shū)寫過(guò)程模擬

在書(shū)法臨摹過(guò)程中，應(yīng)用交互方法能夠基于用戶輸入軌跡獲取軌跡點(diǎn)的壓感值、坐標(biāo)和具體時(shí)間序列，并以此相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)展切線角度計(jì)算，明確壓感值的具體變化情況，分析書(shū)法筆鋒及運(yùn)筆方式。一般切線角度與壓感值變化范圍較小的情況下，可以判斷筆鋒為中鋒，若切線角度較大且壓感值變化程度處于某一區(qū)間范圍內(nèi)，則可以判斷是否出現(xiàn)不同筆法。依據(jù)筆觸形狀與動(dòng)畫(huà)效果可以得到連續(xù)的筆鋒運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)用函基數(shù)對(duì)軸坐標(biāo)、壓感值和切線角度進(jìn)行計(jì)算，可以準(zhǔn)確判定筆鋒運(yùn)動(dòng)軌跡，由于相鄰筆鋒軌跡點(diǎn)壓感值相對(duì)穩(wěn)定，因而可以獲得連續(xù)變化的筆觸形狀，結(jié)合筆畫(huà)輪廓可以調(diào)整最終生成筆觸。

五、具體實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

書(shū)法臨摹過(guò)程的交互式動(dòng)畫(huà)建模方法在實(shí)際應(yīng)用中具有重要價(jià)值，計(jì)算速度快且靈活性強(qiáng)，形變控制上比較簡(jiǎn)單，對(duì)不同書(shū)法體的筆畫(huà)連接處理也比較自然，在不同書(shū)法體的書(shū)寫動(dòng)畫(huà)生成中都具有良好適應(yīng)性，筆觸形態(tài)較為真實(shí)，但其不足在于，要求用戶具備一定的書(shū)法知識(shí)儲(chǔ)備，才能夠取得更為良好的應(yīng)用效果。

六、結(jié)語(yǔ)

中化文化博大精深，淵源流程，書(shū)法作為一種重要的傳統(tǒng)文化，具有較高的藝術(shù)價(jià)值，在書(shū)法臨摹過(guò)程中，交互式動(dòng)畫(huà)建模不失為一種高效率的書(shū)寫動(dòng)畫(huà)方法，滿足了草、隸、行、楷等多種書(shū)法體的臨摹需求，滿足了當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代對(duì)漢字書(shū)寫動(dòng)畫(huà)的制作需求，具有動(dòng)態(tài)性、靈活性和高效性特征，為中華傳統(tǒng)文化的繼承和發(fā)揚(yáng)提供現(xiàn)代化的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓邦山.當(dāng)代書(shū)法教學(xué)中的臨摹與創(chuàng)作[J].美與時(shí)代（下），2014，（12）：142-143.

[2]張俊松，張悠苗，周昌樂(lè).書(shū)法臨摹過(guò)程的交互式動(dòng)畫(huà)建模方法[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2014，26（06）：963-972.

[3]汪開(kāi)潮.談?wù)動(dòng)补P書(shū)法的臨摹[J].景德鎮(zhèn)高專學(xué)報(bào)，2010，25（03）：118-119.

作者簡(jiǎn)介：

龐彥霖（1994.5—），男，漢族，天津人，齊魯理工學(xué)院在讀。