非真实感图形学 造型、绘制与动画技术PDF电子书下载

目录 1

第1章 导论 1

1.1 关于真实感 2

1.2 非真实感绘制 5

1.2.1 成功的目标及标准 5

1.2.2 一种观点 6

1.3 通向非真实感绘制算法的途径 8

1.3.1 图像瑕疵 8

1.3.2 模型瑕疵 9

1.3.3 图像和模型瑕疵的计算框架 11

1.4 对非真实感绘制的想像 15

1.4.1 科学和医学插图 15

1.4.2 技术插图 16

1.4.3 考古插图 17

1.4.4 讲故事 17

第2章 图像像素操作 19

2.1 半调法 19

2.1.1 有序抖动 20

2.1.2 误差扩散 21

2.1.3 在NPR中的应用 22

2.2 掩膜 25

2.2.1 基本方法 25

2.2.2 调整图像和屏幕的强度 27

2.2.3 过程式掩膜 30

2.2.4 在抖动网屏中嵌入形状 33

2.3 点画法 38

2.3.1 自动法 38

2.3.2 交互法 41

2.4.1 选择盖瓦网格或图案 44

2.4 图像马赛克 44

2.4.2 安排图像瓦片 46

2.4.3 选择瓦片图像 46

2.4.4 颜色修正 47

第3章 线条、曲线和笔划 51

3.1 画“不正确的”线条 51

3.1.1 对手绘图画的观察 51

3.1.2 用计算机画摆动的线条 52

3.2 画“艺术的”线条：路线和风格的隐喻 54

3.2.1 变形图像 55

3.2.2 使用路线的信息：线条风格 57

3.2.3 模拟水彩画 61

3.3 一般化：多分辨率曲线 64

3.3.1 曲线的小波表示 65

3.3.2 编辑多分辨率曲线 66

3.4 画线方法的比较 67

第4章 模拟自然的介质和艺术手法 69

4.1 模拟湿颜料的画法 69

4.1.1 使用细胞自动机来模拟水彩画 70

4.1.2 使用流体模拟，由计算机生成水彩画 75

4.1.3 绘制模拟结果 77

4.2 模拟纸上的铅笔画 78

4.2.1 显微级别 78

4.2.2 模型 80

4.2.3 结果 83

4.3 模拟木版画和版画 84

4.3.1 铜板版画的光线跟踪方法 84

4.3.2 版画的图像处理方法 88

第5章 基于笔划的插图 94

5.1 笔划和笔划纹理 94

5.1.1 单一笔划的定义和绘制 95

5.1.2 构建笔划纹理 96

5.2 细节和方向 99

5.2.1 轮廓和阴影 99

5.2.2 方向 100

5.2.3 对细节的抽象 102

5.3 基于笔划的图像的比例改变 103

5.3.1 比例调整操作的目标 105

5.3.2 将输入近似成连续函数 105

5.3.3 不连续边缘 106

5.3.4 创建和重构再现 108

第6章 用二维半数据结构工作 111

6.1 G缓冲器 111

6.2 G缓冲器上的操作 112

6.3 可理解的绘制 114

6.4 交互绘画 115

6.5 用于二维抖动的三维参数 118

第7章 几何模型及其在非真实感绘制中的运用 122

7.1 作为数据类型的几何模型 122

7.1.1 数据 123

7.1.2 数据上的操作 124

7.1.3 实现 125

7.2 多边形模型 126

7.2.1 对多边形模型的描述 127

7.2.2 针对多边形模型的操作 127

7.2.3 针对非真实感绘制的边分类 128

7.2.4 计算交点 134

7.2.5 确定总体形状 136

7.3 自由曲面 140

7.3.1 自由曲面模型描述 140

7.3.2 自由曲面模型上针对绘制的操作 141

第8章 非真实感绘制光照明模型 148

8.1 相对于照明传达形状 148

8.2 一个基本光照明模型 151

8.3 彩色插图 153

8.4 基于成分的光照明模型 155

8.4.1 标准光照明和阴影 156

8.4.2 边缘阴影、高原及背面光照明 156

8.4.3 曲率光照明 157

8.4.4 传输与透明 158

8.5 实现要点 159

8.4.5 总体亮度 159

第9章 变形非真实感绘画作品 162

9.1 图像空间变形 162

9.1.1 基本算法 163

9.1.2 放大区域 165

9.1.3 陡坡函数 165

9.1.4 偏心焦点和多重焦点 167

9.2 物体空间变形 169

9.2.1 区间结构 169

9.2.2 调整大小的操作 170

9.2.3 一个例子 171

9.2.4 算法讨论 172

9.2.5 面向爆炸图的应用 173

9.3 使变形可理解 175

9.3.1 识别轴 175

9.3.2 主导轴 176

9.3.3 观察暗示空间 176

9.4 动画上下文中的变形 178

9.4.1 变形变换 178

9.4.2 对模型进行变形 179

第10章 非真实感绘制的应用 184

10.1 非真实感动画 184

10.1.1 在静态图像中表示运动 185

10.1.2 基于粒子系统的非真实感动画 187

10.2 建筑插图 188

10.2.1 一个经验研究 188

10.2.2 表达设计中的不确定性 191

10.3 绘制植物 193

10.3.1 绘制树干、树枝及末梢 193

10.3.2 绘制树叶 194

10.4 对医学与技术文本进行图示 196

10.4.1 从文本生成插图 196

10.4.2 生成标记 197

10.4.3 生成图题 198

10.5 针对盲人的触觉绘制 199

10.5.1 硬件 199

10.5.2 触觉感知 199

10.5.3 将可视化结果转换为触觉表达物 200

10.5.4 触觉地图 200

11.1 方法论的否认 203

第11章 非真实感绘制的概念框架 203

11.2 数学预备知识：等价关系、等价类及商 205

11.2.1 集合与元素 205

11.2.2 笛卡儿积与关系 205

11.2.3 等价关系与变量 206

11.2.4 等价类与不变量 208

11.2.5 商、射（同构）和抽象 212

11.2.6 数学基础总结 214

11.3.1 物理上下文 215

11.3 物理学基础：经由光线传达 215

11.3.2 检测光：观察的基本原则 216

11.3.3 与取景相关的（p-）等价关系总结 220

11.4 神经生物学上下文：look-ahead集合和look-around集合 221

11.4.1 感知的上下文 226

11.5 视觉传达模型 229

11.5.1 视觉传达中的层与语义变换 231

11.6 总结及与非真实感绘制的实际联系 240

图片资料和致谢清单 241

参考文献 247