基于物理模型的水墨画仿真实现.pdfVIP

第28卷 第6期 吉林 大学 学 报 (信 息 科 学 版) Vo1．28 No．6 2010年 11月 JournalofJilinUniversity(InformationScienceEdition) NOV．2010 文章编号：1671—5896(2010)06-0582-05 基于物理模型的水墨画仿真实现 李伟伟 (1．山东青年政治学院信息工程系，济南 250014；2．吉林大学计算机科学与技术学院，长春 130012) 摘要：为了解决水墨画仿真中真实感效果难以实现的问题，用基于物理模型的方法对水墨画的仿真进行探索 ， 以动仿静。选择水墨画中的吸附水墨画为模拟对象，用 Navier-Stokes方程对水墨流动进行控制，用半拉格朗 日方法进行求解，在GPU (GraphicsProcessingUnit)上加速实现。实验结果表明，物理模型能反应流体运动 的内在物理特性，能逼真地模拟各种 自然物理现象；最后形成的模拟效果，水墨画韵味十足，而且具有抽象 的艺术效果，是计算机技术与艺术融合的有效尝试。 关键词：水墨画仿真；Navier—Stokes方程；图形处理器 ；物理模型 中图分类号：TP391 文献标识码：A SimulationofInk—WashDrawingBasedonPhysicalModel LIWei—wei， (1．DepartmentofInformationEngineering，ShandongYouthUniversityofPoliticalScience，Jinan250014，China； 2．CollegeofComputerScienceandTechnology，JilinUniversity，Changchun130012，China) Abstract：Usingphysicalmodelmethodtosimulateink—washdrawingisproposedinthispaper，usingmovement tosimulatestationary．Theobjectofthissimulationisadsorbingink—washdrawingwhichisabstractandeasyto simulate．Themotionoftheink—wash iscontrolledbyNavier—Stokesequationswhichareresolvedby semi—la— grangemethodandrealizedonGPU (GraphicsProcessingUnit)．Theresultofthesimulationissuccessful；the worksofthesimulationisfullofthecharacterofinkandwashpainting，andalsohaveeffectonabstractart． Keywords：ink—washdrawingsimulation；Navier—Stokesequations；graphicsprocessingunit(GPU)；physical mode】 引 言 随着计算机图形学技术的飞速发展，人们对真实绘画的计算机模拟进行了大量研究，在油画、水彩 画等西画系的艺术品类上取得了卓越的成果。然而，对东方画系的中国水墨画的研究仍处于原始状 态…。水墨画在中国源远流长，是东方艺术的象征，其仿真研究成为越来越迫切的需求。 Strassmannl2提出了生成水墨画效果的毛笔模型；Lee3提出了水墨与宣纸融合的模型。但 由于他们 所提的扩散算法是以像素为单位的，扩散效果的真实性较差。Way等人 通过绘制纹理笔画模拟中国 山水画，但该方法较为繁琐，合成的效果缺少水墨韵味。石永鑫等人 提出了基于粒子系统的水墨画 绘制模型，在一定程度上模拟了水墨画的部分典型效果，但该算法的实现有一定的难度而且缺乏真实感 效果 。 基于物理的流体模拟变得越来越成熟，该方法能反应流体运动的内在物理特性，能逼真地模拟各种 自然物理现象。文献