鄒大力

摘 要： 當(dāng)代油畫(huà)創(chuàng)作過(guò)程中以其獨(dú)特表現(xiàn)力以及表達(dá)手法受到大眾的追捧，但當(dāng)代油畫(huà)受到創(chuàng)作形式以及創(chuàng)作工具的限制，降低了油畫(huà)層次感的表達(dá)能力，為此，提出基于三維視覺(jué)的當(dāng)代油畫(huà)虛擬創(chuàng)作形式。對(duì)油畫(huà)筆徑以及關(guān)鍵幀進(jìn)行確認(rèn)，對(duì)過(guò)度幀插值進(jìn)行確定，以三維視覺(jué)的呈現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)油畫(huà)的虛擬創(chuàng)作。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，提出的創(chuàng)作方法能夠有效地表達(dá)當(dāng)代油畫(huà)藝術(shù)風(fēng)格，并增加層次感，實(shí)現(xiàn)三維虛擬視覺(jué)呈現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 三維視覺(jué)； 當(dāng)代油畫(huà)； 虛擬創(chuàng)作； 幀插值； 筆徑計(jì)算； 層次感

中圖分類號(hào)： TN911.73?34； TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2018）06?0180?03

Abstract： The creation process of contemporary oil painting is welcomed by the public because its unique expression skill and expressing method. But the contemporary oil painting is limited by creation form and creation tool， which can reduce its layered presentation skill. Therefore， a three?dimensional （3D） vision based virtual creation form of contemporary oil painting is put forward. The stoke of oil painting brush and key frame are confirmed， and the excessive frame interpolation is established to realize the virtual creation of oil painting in the presentation form of 3D vision. The simulation experimental results show that the proposed creation method can express the artistic style of contemporary oil painting effectively， increase the layered expression， and realize the 3D virtual visual presentation.

Keywords： three?dimensional vision； contemporary oil painting； virtual creation； frame interpolation； stroke path calculation； layered expression

0 引 言

三維虛擬視覺(jué)構(gòu)建方式（Virtual Reality Modeling Lan?guage，VRML）是一種用來(lái)描述交互式三維視覺(jué)呈現(xiàn)的方式。三維視覺(jué)技術(shù)即VRML，是利用三維掃描以及關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)想要呈現(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行多方位、多角度的虛擬呈現(xiàn)。當(dāng)代油畫(huà)創(chuàng)作中，表達(dá)手法以及繪畫(huà)風(fēng)格已經(jīng)在藝術(shù)作品中占據(jù)很重的地位，但是當(dāng)代油畫(huà)作品受到繪畫(huà)方式以及繪畫(huà)工具的限制，作品中缺少層次的質(zhì)感[1]，并且油畫(huà)作品的保存方式非常嚴(yán)苛，極易發(fā)生破損和褪色，針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出基于三維視覺(jué)的當(dāng)代油畫(huà)虛擬創(chuàng)作形式。利用三維視覺(jué)技術(shù)對(duì)油畫(huà)筆徑以及繪畫(huà)關(guān)鍵幀進(jìn)行確認(rèn)，保證基本繪畫(huà)風(fēng)格，對(duì)過(guò)度幀插值進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，保證當(dāng)代油畫(huà)創(chuàng)作中的風(fēng)格和寫(xiě)實(shí)性。通過(guò)設(shè)計(jì)的仿真試驗(yàn)，有效驗(yàn)證本文提出的創(chuàng)作方法，能夠增加油畫(huà)作品的層次感，并通過(guò)數(shù)據(jù)形式保存，有效地延長(zhǎng)了油畫(huà)的壽命。

1 利用三維視覺(jué)實(shí)現(xiàn)虛擬創(chuàng)作

本文利用三維視覺(jué)技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)油畫(huà)創(chuàng)作過(guò)程中的筆徑進(jìn)行掃描確認(rèn)，利用筆觸變化識(shí)別色澤變化，對(duì)總體的關(guān)鍵幀進(jìn)行確認(rèn)[2]，能夠識(shí)別油畫(huà)的風(fēng)格和繪畫(huà)特點(diǎn)，最后對(duì)過(guò)度幀插值進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，保證油畫(huà)細(xì)節(jié)描寫(xiě)的質(zhì)感，最終實(shí)現(xiàn)油畫(huà)的虛擬創(chuàng)作。如圖1所示為本文利用三維視覺(jué)實(shí)現(xiàn)油畫(huà)虛擬創(chuàng)作的流程圖。

1.1 路徑指定和關(guān)鍵幀計(jì)算

油畫(huà)是利用線條顏料搭配的一種藝術(shù)形式，盡管創(chuàng)作過(guò)程中顏色的變化極其豐富，但真實(shí)創(chuàng)作過(guò)程中，依然以繪畫(huà)工具的運(yùn)動(dòng)形態(tài)以及力度的把控為主[3]，通過(guò)顏料的分層次的涂改，呈現(xiàn)出不一樣的色調(diào)搭配。本文首先對(duì)筆徑路線進(jìn)行掃描，掃描筆徑能夠確認(rèn)繪畫(huà)過(guò)程中的基本框架，確定油畫(huà)框架體的筆感線條粗細(xì)以及受力方向。一幅已經(jīng)創(chuàng)作好的油畫(huà)，使用本文創(chuàng)作方法掃描前后對(duì)比結(jié)果如圖2所示。

關(guān)鍵幀的確認(rèn)過(guò)程中，利用掃描的Bezier線條對(duì)油畫(huà)的關(guān)鍵幀進(jìn)行確認(rèn)，每條Bezier線條的焦點(diǎn)為一個(gè)關(guān)鍵幀，多個(gè)Bezier線條交叉點(diǎn)位關(guān)鍵組幀。每一個(gè)筆繪畫(huà)路徑StrokePath可以看作由一段或多段Bezier線條以及關(guān)鍵幀組成[4]，在虛擬呈現(xiàn)過(guò)程中可以用[KeyFrame→i∈0，n]進(jìn)行表示，關(guān)鍵幀數(shù)為[n+1]；關(guān)鍵幀能夠?qū)⒗L畫(huà)路徑劃分為一系列首尾相接的小的繪畫(huà)界面，每一個(gè)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)識(shí)別區(qū)域，由于識(shí)別區(qū)域的數(shù)據(jù)屬性變化不大，因此只需要對(duì)每個(gè)小區(qū)域進(jìn)行過(guò)程幀的識(shí)別即可實(shí)現(xiàn)油畫(huà)的基本創(chuàng)作。

記關(guān)鍵幀[KFState]與各項(xiàng)狀態(tài)成函數(shù)關(guān)系，關(guān)鍵幀公式表示為：

[KState=t?SStateF+PosPath] （1）

式中：[SState]表示繪畫(huà)過(guò)程中軸線上的狀態(tài)函數(shù)，確定油畫(huà)筆觸的基本形態(tài)和繪制的圖像形狀，通過(guò)對(duì)使用力角度[?]的確認(rèn)[5]，在油畫(huà)的虛擬創(chuàng)作過(guò)程中，能夠增加虛擬呈現(xiàn)的力道，同時(shí)可以對(duì)過(guò)度區(qū)域進(jìn)行區(qū)分隔離，為層次感的增加奠定基礎(chǔ)；[Pos]表示創(chuàng)作油畫(huà)的邊緣灰度，通過(guò)邊緣灰度的確認(rèn)，確定呈現(xiàn)區(qū)域的坐標(biāo)，這樣在虛擬呈現(xiàn)過(guò)程中能夠有層次地凸顯內(nèi)容[6]；[F]表示筆觸下壓過(guò)程的實(shí)際力度，由于壓力的程度不同，會(huì)產(chǎn)生顏色輕重的變化，為此對(duì)虛擬呈現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生一定的影響；[t]表示當(dāng)前關(guān)鍵幀與下一關(guān)鍵幀間的虛擬呈現(xiàn)時(shí)間間隔，利用時(shí)間元素對(duì)虛擬呈現(xiàn)產(chǎn)生時(shí)間頓感，這樣能夠出現(xiàn)層次的律動(dòng)性；[Path]表示相鄰2個(gè)關(guān)鍵幀之間的連接線條的函數(shù)，[Path]表達(dá)式為：endprint

[Path=Sxk，yk] （2）

式中：[S]表示有效關(guān)鍵幀；[xk]表示縱向關(guān)鍵幀；[yk]表示橫向關(guān)鍵幀。通過(guò)雙維度的關(guān)鍵幀計(jì)算完成繪畫(huà)路線中的關(guān)鍵幀數(shù)。

1.2 過(guò)度幀插值的確立

三維視覺(jué)呈現(xiàn)過(guò)程中，每秒播放的幀數(shù)是一個(gè)定值，因此2個(gè)關(guān)鍵幀間過(guò)度分類數(shù)直接影響過(guò)度幀的數(shù)目和位置。過(guò)度幀的位置是通過(guò)多個(gè)關(guān)鍵幀連接成的區(qū)域進(jìn)行確認(rèn)的，過(guò)度幀區(qū)域的呈現(xiàn)狀態(tài)參數(shù)可能是由多個(gè)關(guān)鍵幀所決定[7?8]。但是每一個(gè)關(guān)鍵幀的實(shí)際表象是一個(gè)非確定性屬性，因此無(wú)法通過(guò)關(guān)鍵幀對(duì)過(guò)度幀進(jìn)行確認(rèn)。本文引入過(guò)度幀插值，直接計(jì)算過(guò)度幀插值便可描述過(guò)度區(qū)域，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)直接可以呈現(xiàn)。

假設(shè)相鄰關(guān)鍵幀KeyFrame和KeyFrame1的過(guò)度幀KFState對(duì)兩項(xiàng)關(guān)鍵幀影響最大，那么可以使用KFState對(duì)過(guò)度變量進(jìn)行判定，利用置換變量能夠判定過(guò)度幀的數(shù)值量，但過(guò)度幀是一個(gè)矢量，在判定方向中通過(guò)過(guò)度差進(jìn)行判定，過(guò)度差中能夠判定KeyFrame和KeyFrame1的大小，過(guò)度幀的方向由大指向小[5，9]。過(guò)程幀確認(rèn)后，可進(jìn)行插值幀頻的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過(guò)程使用矢量計(jì)算完成，矢量計(jì)算的有效值為插值，為了提升虛擬優(yōu)化的可控變量，計(jì)算過(guò)程使用模型計(jì)算機(jī)進(jìn)行推演計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是一個(gè)帶有方向的非向量值，方向代表插值的位置，大小代表深度。過(guò)度幀插值的確立過(guò)程如圖3所示。

本文使用三維視覺(jué)技術(shù)對(duì)創(chuàng)作的油畫(huà)顯示，因此過(guò)度幀插值的使用通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行虛擬呈現(xiàn)，編程如下：

Procedure CopeVRMIFile；

//本過(guò)程掃描VRML文件，得出層次結(jié)構(gòu)

Var bracketstate；Boolean；

//判斷括號(hào)是否緊跟在一個(gè)DEF后

[while 文件部位空do

[從文件中讀入一個(gè)字符；

Case讀入左括號(hào)；

[創(chuàng)建一個(gè)堆棧結(jié)點(diǎn)；beginFlag；=bracketstate；

if bracketstate then bracketstate：not bracketstate；

if 大中括號(hào)不匹配or棧為空then報(bào)錯(cuò)并結(jié)束掃描；

if彈出節(jié)點(diǎn)Flag域?yàn)門rue then //說(shuō)明一個(gè)DER范圍已結(jié)束

[修改當(dāng)前層次指針，使之上升一層；

設(shè)置對(duì)應(yīng)圖節(jié)點(diǎn)的EndPos為當(dāng)前所在行；

//end switch

//end CppeVRMLFile過(guò)程

//end while循環(huán)

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

本文試驗(yàn)對(duì)象為油畫(huà)呈現(xiàn)方式的對(duì)比，因此，采用控制變量的方法進(jìn)行試驗(yàn)。為了保證試驗(yàn)的完整性，在繪制油畫(huà)的過(guò)程中使用平距視覺(jué)度進(jìn)行評(píng)判，由于視覺(jué)評(píng)判參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不同一，因此本文制定對(duì)比參考值，對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置如下：

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

如圖4、圖5所示，為創(chuàng)作的油畫(huà)展示成果，傳統(tǒng)的油畫(huà)創(chuàng)作結(jié)果在觀賞過(guò)程中，瞳孔收縮率分布非常的不穩(wěn)定，并且沒(méi)有沿著設(shè)定對(duì)比參數(shù)線進(jìn)行分布，開(kāi)始的分布狀況明顯的較高，說(shuō)明能夠充分吸引視覺(jué)，但是隨時(shí)間的推移分布變得稀少，說(shuō)明層次感不強(qiáng)，沒(méi)有吸引眼球的部分。本文基于三維視覺(jué)的當(dāng)代油畫(huà)虛擬創(chuàng)作方法能夠沿著設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行分布，說(shuō)明該方法具有一定的層次分布，將眼球的視覺(jué)點(diǎn)充分捕捉。

通過(guò)表2可知，基于三維視覺(jué)的當(dāng)代油畫(huà)虛擬創(chuàng)作方法能夠保證SKN與TKN的值相對(duì)穩(wěn)定，說(shuō)明三維視覺(jué)呈現(xiàn)的比較精準(zhǔn)，YKN以及GKN的值一直控制在可調(diào)整范圍內(nèi)，說(shuō)明該方法具有極高的表達(dá)能力。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文提出基于三維視覺(jué)的當(dāng)代油畫(huà)虛擬創(chuàng)作方法，利用三維視覺(jué)技術(shù)對(duì)油畫(huà)筆徑以及繪畫(huà)關(guān)鍵幀進(jìn)行確認(rèn)，保證基本繪畫(huà)風(fēng)格，對(duì)過(guò)度幀插值進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，保證當(dāng)代油畫(huà)創(chuàng)作中的風(fēng)格和寫(xiě)實(shí)性。希望通過(guò)本文的研究能夠提升當(dāng)代油畫(huà)的表達(dá)能力。

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