[发明专利]一种基于向量代数的简明软笔效果生成方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机图形学几何算法领域，涉及一种基于向量代数的简明软笔效果生成方法。

背景技术

软笔的线条粗细富于变化，运笔流畅有动感，相对于硬笔单调的笔宽，具有更生动的表现力。

软笔模拟的实现分为两个大的方向，一个是面向真实感的仿真，力求实现和真实软笔一样的效果，比如毛笔书法艺术中的顿笔、压笔、笔杆转动和诸如枯笔、飞白与渗透等水墨特效。这个方向的研究需要建立非常复杂的模型，多应用于毛笔字书法和艺术的学术研究；另一个方向是面向非真实感的简明软笔效果模拟，主要是模拟软笔的动感特性和几何变化，比如线条粗细过渡，笔锋、笔润的简明效果实现等。由于简明软笔效果的模拟实现模型简单，因此在各个领域中都有着广泛的应用，特别是在手写输入，网络会议，远程教育，电子白板中，是非常重要的书写沟通和绘制工具。本发明属于后面这个方向。

对于简明软笔效果模拟，鼠标和触控技术是最常用的交互输入设备，我们以鼠标为例进行说明。传统的实现模型如下，仅对关键步骤做描述：

步骤一，计算线条粗细。鼠标的移动速度与线条的粗细成反比，用解析几何的方法计算笔宽。因为线条粗细的计算依赖鼠标的移动速度，而速度为相邻鼠标点坐标值的距离与时间差的比值，因此要保存额外的计算数据；另外用解析几何的方式进行计算，算法实现的稳定性较差。

步骤二，与“纸面”的接触面可认为为圆形，由于鼠标的移动过程中，计算机只能取得一系列的不连续点和当时的画笔宽度，因此需要对连续的点进行平滑处理。

步骤三，最终用直线和圆弧进行绘制。 

使用该模型实现的效果不好，最终绘制的软笔线条不流畅，笔锋笔润表现力不强。此外还需要保存额外的计算数据。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于向量代数的简明软笔效果生成方法，该方法能够取得更好的软笔效果，同时最大程度的对数据进行压缩，从而获得更好的网络传输效率和视觉效果。

本发明方法的具体步骤为：

步骤(1)对原始输入的点序列进行移除近似重复点的操作，去除坐标位置近似重复的点，得到采样点序列；采样点序列的起始点为                                               、结束点为、中间点为，i为中间点的序号，1≤i≤u，u为中间点的个数；

步骤(2)根据相邻采样点之间坐标位置的距离计算每个中间点的笔宽，具体方法是：

根据需要，预设最大笔宽，

计算中间点与前驱点（与中间点相邻的前一个点）的距离 ，

=‖–‖                                     

设定                                      

                               

                                  

、、为中间值

=                               

=                              

步骤(3)根据前驱点修正后的笔宽修正中间点的笔宽,其中第一个中间点不作修正，直接作为修正第二个中间点的笔宽的依据；

具体方法是：

如果>，则=×                             

如果≤，则=                                                                   

其中为相邻两中间点笔宽比， =                

为修正系数， = 1.05～1.15                       

为修正后的中间点P_i的笔宽

步骤(4)基于向量代数计算中间点的切矢量、两个法矢量和；

 = –                                                                                  

令‖‖= ‖‖ =                                 

计算的对应点和的对应点，