基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用研究

許康 宋毅

摘 要： 針對原有數(shù)碼插畫應(yīng)用在空間制圖方面存在頂點(diǎn)分布不均、連接線結(jié)構(gòu)散亂等問題，提出并設(shè)計(jì)了基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用系統(tǒng)。通過功能設(shè)計(jì)、技術(shù)框架設(shè)計(jì)，搭建多媒體數(shù)碼插畫應(yīng)用軟件環(huán)境，通過四元素轉(zhuǎn)換、插值轉(zhuǎn)化，完成數(shù)碼插畫硬件的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用系統(tǒng)既能保證空間制圖各頂點(diǎn)有序分布，也能解決連接線結(jié)構(gòu)散亂的問題，具有一定優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 多媒體軟件； 軟件設(shè)計(jì)； 數(shù)碼插畫； 應(yīng)用研究； 連接線結(jié)構(gòu)； 應(yīng)用效率

中圖分類號： TN911.73?34； TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）11?0031?05

Application research on digital illustration based on multimedia software

XU Kang1， SONG Yi2

（1. Academy of Fine Arts， Huaiyin Normal University， Huaian 223001， China；

2. School of Physics and Electronic Electrical Engineering， Huaiyin Normal University， Huaian 223001， China）

Abstract： The original digital illustration used in spatial mapping has the problems of uneven vertices distribution and scattered connecting line structure. Therefore， the digital illustration application system based on multimedia software is proposed. The function design and technique framework design are used to establish the application software environment of the multimedia digital illustration. The four?element conversion and interpolation transformation are used to accomplish the design of digital illustration hardware. The experimental results show that the improvement of the digital illustration application system based on multimedia software can not only ensure the vertices orderly distribution of the spatial mapping， but also solve the problem of structure scattering of connecting lines， and has a certain advantage.

Keywords： multimedia software； software design； digital illustration； application research； connecting line structure； application efficiency

0 引 言

現(xiàn)有數(shù)碼插畫技術(shù)已經(jīng)從純手繪創(chuàng)作方式轉(zhuǎn)換為通過電腦對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果傳輸給客戶端的操作形式[1]。單純依靠電腦對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以快速構(gòu)建平面制圖，并保證圖像中點(diǎn)與線位置的準(zhǔn)確性[2]。但在進(jìn)行空間制圖的過程中，常常出現(xiàn)頂點(diǎn)分布不均勻、連接線結(jié)構(gòu)散亂無章等問題，極易出現(xiàn)空間圖像準(zhǔn)確性低下的現(xiàn)象[3]。為了有效改善這種現(xiàn)狀，需要設(shè)計(jì)數(shù)碼插畫應(yīng)用系統(tǒng)，通過多媒體環(huán)境的功能設(shè)計(jì)與技術(shù)框架設(shè)計(jì)，完成多媒體軟件環(huán)境的搭建。又在此基礎(chǔ)上，通過四元素的轉(zhuǎn)換與插值的轉(zhuǎn)化，完成基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用系統(tǒng)的搭建與實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)對比分析結(jié)果表明，在空間制圖方面，該數(shù)碼插畫應(yīng)用與原有應(yīng)用相比，可以保證圖像中各頂點(diǎn)的均勻分布，也可以使連接線的有序性得以實(shí)現(xiàn)。

1 多媒體軟件環(huán)境的搭建

多媒體軟件環(huán)境是構(gòu)建數(shù)碼插畫應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，其主要搭建過程可分為如下幾個步驟。

1.1 多媒體軟件環(huán)境的功能模塊設(shè)計(jì)

對于數(shù)碼插畫應(yīng)用來說，資源共享與協(xié)作交流是多媒體軟件環(huán)境下最重要的功能模塊[4?5]。多媒體軟件環(huán)境是各功能模塊進(jìn)行交流的途徑，故此次設(shè)計(jì)以Windows NT 4/2000 Server作為基礎(chǔ)操作平臺，沿用B/S與C/S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，完成各功能模塊的搭建。Windows NT 4/2000 Server基礎(chǔ)操作平臺是典型的瀏覽器/服務(wù)器模式，它可以自主接收客戶端發(fā)出的請求，并根據(jù)請求做出相應(yīng)的處理，并以此促進(jìn)各功能模塊之間的相互交流[6?7]。此次多媒體軟件環(huán)境的功能模塊包含資源共享、工具共享、協(xié)作交流等方面，其中各個模塊之間通過信息流的傳遞進(jìn)行交流。其具體設(shè)計(jì)思想如圖1所示。

1.2 多媒體軟件環(huán)境的技術(shù)框架設(shè)計(jì)

多媒體軟件環(huán)境的技術(shù)框架是在功能模塊的基礎(chǔ)上，保證每一模塊都能與相應(yīng)的服務(wù)器進(jìn)行連接。如果將整體多媒體軟件環(huán)境比作學(xué)習(xí)資源，則將與其相連接的服務(wù)器作為客戶端、管理員端和主機(jī)端[8?9]。現(xiàn)階段最常見的多媒體軟件環(huán)境框架即為Microsoft Windows，且與之相連接的服務(wù)器統(tǒng)稱為JS服務(wù)器。

通常情況下，網(wǎng)頁瀏覽器也在多媒體軟件環(huán)境下發(fā)揮著舉足輕重的作用，而與其相連的服務(wù)器大多數(shù)情況下為工作站。詳細(xì)技術(shù)框架設(shè)計(jì)情況如圖2所示。

2 多媒體軟件數(shù)碼插畫應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

通過對功能模塊與技術(shù)框架的設(shè)計(jì)，可以完成對多媒體軟件環(huán)境的搭建[10]。為了在此基礎(chǔ)上更加簡化數(shù)碼插畫應(yīng)用的設(shè)計(jì)過程，可將其抽象為軸向角與四元素及插值之間的關(guān)系，具體轉(zhuǎn)化過程可遵循如下步驟。

2.1 多媒體軟件數(shù)碼插畫應(yīng)用的四元素轉(zhuǎn)換

如果將數(shù)碼插畫應(yīng)用的設(shè)計(jì)抽象為四元素的轉(zhuǎn)化，則每一個旋轉(zhuǎn)角即為一個四元素[11?13]?，F(xiàn)有圖形程序接口中的80%都不能直接進(jìn)行四元素轉(zhuǎn)換，故必須提出一個新的glRotate函數(shù)，來幫助這些圖形程序接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換[8?9]。設(shè)[u]為滿足glRotate函數(shù)的一個頂點(diǎn)[usinangle3，cosangle3，]atix為一個滿足[glRotate]函數(shù)的固定轉(zhuǎn)換規(guī)則，且[u]點(diǎn)也滿足atix轉(zhuǎn)化規(guī)則。此時，[u]即代表數(shù)碼插畫應(yīng)用的抽象四元素，[u]的轉(zhuǎn)換過程如圖3所示。

2.2 多媒體軟件數(shù)碼插畫應(yīng)用的插值轉(zhuǎn)化

插值轉(zhuǎn)化是在四元素轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，再增添一個端點(diǎn)[t]，設(shè)[t]點(diǎn)的坐標(biāo)為[tcosangle3，sinangle3，]且[t]點(diǎn)同時滿足glRotate函數(shù)與atix轉(zhuǎn)化規(guī)則。此時，以[t]和[u]作為兩個端點(diǎn)，則它們之間可以產(chǎn)生無數(shù)的插值，該方法的最大實(shí)用價值在于增添了四元素轉(zhuǎn)換的簡便性。為了保證插值轉(zhuǎn)化過程的嚴(yán)謹(jǐn)性，引入SLERP和LERP兩種不同的插值，則其具體轉(zhuǎn)化過程如圖4所示。

2.3 數(shù)碼插畫應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)

通過上述過程可以完成多媒體軟件環(huán)境的搭建以及基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用的搭建。為保證使用者在使用過程中能得到最精準(zhǔn)的制圖，還需在正式投入使用之前對四元素及相應(yīng)的插值進(jìn)行線性計(jì)算[14?15]。依然取[t]和[u]作為兩個固定點(diǎn)，它們的坐標(biāo)分別為：[tcosangle3，sinangle3，usinangle3，cosangle3，]此時根據(jù)固定運(yùn)算公式，則有：

[LERP（t，u）=rsinangle3+s cosangle3sin（angle）SLERP（t，u）=ssinangle3+rcosangle3sin（angle）] （1）

式中：[r]和[s]為[t]和[u]兩端點(diǎn)間的任意兩個四元素；[LERP]代表線型插值；[SLERP]代表球型插值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用的可行性，設(shè)計(jì)了一組對比實(shí)驗(yàn)。其中，實(shí)驗(yàn)組采用已安裝多媒體軟件數(shù)碼插畫應(yīng)用的計(jì)算機(jī)作為實(shí)驗(yàn)儀器，對照組采用安裝普通數(shù)碼插畫應(yīng)用的計(jì)算機(jī)作為實(shí)驗(yàn)儀器。在實(shí)驗(yàn)正式開始之前，對兩臺計(jì)算機(jī)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置。

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置

實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示，其中，項(xiàng)目欄從上到下依次為點(diǎn)線連接穩(wěn)定性、線點(diǎn)關(guān)聯(lián)度、頂點(diǎn)重復(fù)率、線條覆蓋率、頂點(diǎn)固定系數(shù)、線條固定系數(shù)，且前兩項(xiàng)數(shù)值與103成正比，后兩項(xiàng)數(shù)值與10-5成正比。為保證實(shí)驗(yàn)的絕對公平性，實(shí)驗(yàn)組與對照組的參數(shù)設(shè)定均相同。

3.2 頂點(diǎn)分布情況對比

在完成參數(shù)設(shè)定之后，令實(shí)驗(yàn)組與對照組的兩臺計(jì)算機(jī)開始繪制正方體圖像，并記錄它們所繪圖形的頂點(diǎn)分布情況，結(jié)果如圖5，圖6所示。

根據(jù)圖5與圖6的對比可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組正方體各頂點(diǎn)均位于正確位置，而對照組正方體僅有部分頂點(diǎn)位于正確位置，其余各頂點(diǎn)分布散亂，沒有規(guī)則可循。故可證明基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用確實(shí)可以保證空間制圖各頂點(diǎn)的有序分布。

3.3 連接線結(jié)構(gòu)對比

在完成頂點(diǎn)分布對比之后，保留兩組計(jì)算機(jī)所確定的正方體各頂點(diǎn)。按照兩組數(shù)碼插畫應(yīng)用的線連接方式，順次連接各頂點(diǎn)，結(jié)果如圖7，圖8所示。

根據(jù)圖7與圖8的對比可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組各連接線所確立的圖像確實(shí)為正方體，而對照組各連接線所確立的圖像較扭曲，且并無明顯的正方體特征。故可證明基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用確實(shí)可以解決連接線結(jié)構(gòu)散亂問題。

3.4 數(shù)碼插畫應(yīng)用效率對比

數(shù)碼插畫在應(yīng)用過程中容易產(chǎn)生干擾，使其引用效率降低，需對自身產(chǎn)生的干擾進(jìn)行消除，再進(jìn)一步對應(yīng)用效率進(jìn)行對比分析，消除結(jié)果如圖9所示。

由圖9可知，在運(yùn)行時間一定的情況下，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)時，其與無干擾的應(yīng)用系統(tǒng)狀態(tài)區(qū)別較大，自身消除干擾能力較差；采用改進(jìn)系統(tǒng)自身干擾消除時，其與無干擾的應(yīng)用系統(tǒng)狀態(tài)較為接近，自身干擾消除能力較好，消除后的幅度值與無干擾的應(yīng)用系統(tǒng)幅度值接近，具有一定的優(yōu)勢。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證改進(jìn)系統(tǒng)在數(shù)碼插畫應(yīng)用方面的有效性及可行性，采用改進(jìn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用效率對比分析，結(jié)果如圖10所示。

由圖10可知，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)時，其應(yīng)用效率隨著應(yīng)用時間的增加也相應(yīng)提高，約為73.4%，但其起始應(yīng)用效率較低，起步較慢；采用改進(jìn)系統(tǒng)時，其應(yīng)用效率隨著應(yīng)用時間的增加逐漸增加，約為91.7%，相比傳統(tǒng)系統(tǒng)提高了18.3%，且起步效率高，具有一定優(yōu)勢。

4 結(jié) 語

通過構(gòu)建多媒體軟件環(huán)境與四元素轉(zhuǎn)換、插值轉(zhuǎn)化相結(jié)合的方式，本文設(shè)計(jì)了一種基于多媒體軟件的數(shù)碼插畫應(yīng)用系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用改進(jìn)應(yīng)用系統(tǒng)時，其頂點(diǎn)分布合理，連接線結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確，數(shù)碼插畫應(yīng)用干擾自身消除能力較強(qiáng)，應(yīng)用效率高，具有一定的可行性。

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