[发明专利]电子毛笔书写笔形变形方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形处理技术领域，特别涉及一种电子毛笔书写笔形变形方法。

背景技术

现有的基于图形模型的毛笔模拟方法，使用测试设备已经能够体会到毛笔书写的感觉，能够体现较多的毛笔书法特征，但是由于笔形单一且没有变化，与毛笔柔软、灵活多变的特性不符，在转弯处容易出现突起，因此，需要考虑增加基于物理力学模型，使笔形能够变化。

根据对现有的毛笔模拟状态和成果的研究，一般对毛笔笔形变化的模拟均基于三维空间进行，有以圆锥笔形模拟笔头，有的研究每个笔毛的变形，有的将笔毛分成多簇，研究每一簇的中心骨架变形。在力学算法方面，有利用弹簧力量计算，也有通过能量最小化计算，都需要对受力进行细致的分析以及大量的积分运算。

通过三维空间模拟笔头的变形，在模拟毛笔的真实感效果上比二维方式要好很多，但是三维模拟需要大量运算，对于常规的PC机来说都不能满足其流畅运行的需要，更不用说对于运算能力比较低的手持设备了，因此，虽然三维方式模拟更逼真，表现力更强，但对于手持设备来说可用性不高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现在计算量较低的情况下，对毛笔笔形进行流畅的变形，且能达到较高的笔画真实感。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，在绘制电子毛笔笔形过程中，若达到预设的变形条件，则按如下步骤对所述笔形进行变形：

S1：以所述笔形的对称轴线上的质点根据预先设计的弹簧质点模型对所述质点进行迭代积分，得到所述变形后质点的坐标；

S2：根据变形后质点的坐标计算笔形边缘的坐标；

S3：根据笔形边缘坐标绘制变形后的笔形。

其中，所述弹簧质点模型为：所述对称轴线上连接的第i与第i+1的两个质点间为拉伸弹簧，连接第i个质点与第i+2个质点间的弹簧为弯曲弹簧。

其中，所述对称轴线上的质点在靠近笔尖处相对密集，在靠近笔杆处相对稀疏，其质点间的间距按如下公式计算：

Li=Ls×(iN-1)2]]>

其中，Li为第i个质点与前一质点的距离，i从0开始，Ls为笔形总的长度，i为当前是第几个点，从0开始，N为预设的质点总数。

其中，S1具体采用Verlet积分算法进行迭代，公式如下：

r(t+Δt)≅2r(t)-r(t-Δt)+f(t)MΔt2]]>

r(t)为t时刻质点的坐标，开始变形时刻为t，Δt为时间增量，M为质点质量，f(t)为质点所受的合力，合力包括：

弹簧形变力：

Fk＝ks×(ls-distance1)

其中，Fk为弹性力，ks为与质点连接弹簧的弹性系数，ls为弹簧的原长度(预设参数)，distance1为当前弹簧的长度；

弹簧阻尼力：