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蜡染数字化关键技术研究

喻扬涛  
【摘要】:蜡染广泛流传于我国少数民族地区。其制作过程是用蜡刀蘸熔蜡在布上绘图,再用植物染料浸染,染成后去蜡,图案留于布面,有“刀尖上的绘画”之称。染制中,封蜡起裂,染液渗入,形成无法复制的裂纹,称为“冰纹”,它是蜡染的灵魂。非真实感绘制在西方艺术风格模拟、中国艺术风格模拟及云南风情艺术风格模拟方面,都取得了一系列的研究成果,为蜡染数字化研究奠定了坚实的基础。论文选取少数民族蜡染为对象,对其进行数字化模拟。研究工作针对蜡染数字化模拟中蜡染纹样获取、冰纹生成与蜡染染色三项关键技术展开。主要工作及贡献如下:(1)设计实现蜡染纹样绘制系统实现了蜡染纹样绘制系统。使用描点方式获取蜡染纹样线条,用基数样条曲线对蜡染纹样线条进行拟合。实现了基本曲线、多曲线、图形元素的修改、变形等编辑操作,实现了蜡染纹样的分图层绘制,使用页→段→曲线的基本图形元素管理模式。(2)提出自动生成蜡染纹样的渐变算法提出蜡染纹样自动生成算法,利用变形技术生成介于源图案和目标图案的中间图案。设计了线条的表示方法、数据结构及对线条的操作。经线条控制点重置、最小二乘控制点对应、图形渐变等过程,最终得到新的蜡染纹样。(3)改进原有龟裂状泳纹生成算法龟裂状冰纹在蜡染中较为常见。在Wyvill等人及唐颖龟裂状冰纹生成算法基础上进行改进,提出实时性较高的基于漫水策略的距离变换算法;设计了调整冰纹形态的方法,冰纹形态得以改善;提出复合交点距离,并用于控制交点加粗,改善了加粗效果;在种子点生成中应用概率方法,改善冰纹的分布;使用乘性颜色模型,进行了无布料特征染色模拟。(4)提出基于扩展有限元方法的平行状冰纹生成算法平行状、网格状、垂直状冰纹在蜡染中较为常见。应用扩展有限元方法的单位分解、水平集方法对裂纹进行表征;应用裂尖场理论、Griffith断裂理论、最大周向拉应力强度因子理论描述封蜡起裂过程;利用扩展有限元方法进行平行状裂纹的扩展,并针对其视觉特征进行了优化,应用于垂直状和网格状冰纹生成。(5)使用基于扩散的方法进行蜡染布料染色模拟提出由蜡层、布料层构成的三层封蜡布模型,并以此为基础进行了蜡染布料染色模拟。建立由经线层、纬线层、渗透层构成的三层染制结构,用来表示封蜡布。建立了封蜡布模型在渗透和扩散中的各种参数。遵循菲克第二定律建立了扩散微分方程,用于模拟染料的扩散,微分方程中考虑了染料的供给、扩散和吸收。将建立的扩散微分方程离散化。使用椭圆距离模型和图像模糊方法产生了具有绒化效果的矩形织纹。(6)將Perlin噪声应用于冰纹生成和蜡染染色研究Perlin噪声原理及其生成方法,设计了 Perlin噪声在蜡染数字化中的生成算法。将Perlin噪声应用于冰纹生成和蜡染染色。冰纹生成方面,在冰纹宽度上加入噪声,实现了“平滑的随机”。蜡染染色方面,模拟了晕染现象和发白现象。论文设计的绘制系统,能够方便地进行纹样设计;纹样自动生成算法可以根据原有纹生成新的纹样。龟裂状冰纹生成算法和平行状冰纹生成算法可以生成形态较好的冰纹。本文的染色方法、冰纹生成方法与Perlin噪声相结合,可以有效对蜡染进行数字化模拟。


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