利用三维矢量线条实现版画设计的方法研究

吉丽琪

一、利用三维矢量线条进行版画设计的意义

非真实感绘制（NPR）是一种运用于计算机图形学的新型绘制技术，其追求的是一种与真实感图形不同的绘制结果，强调让人们在主观的感受上来体会艺术。NPR的技术价值在于技术的精湛性，在NPR出现之前，雕刻版画主要依靠手艺精湛的雕刻师或者能工巧匠来进行全手工雕刻绘制，需要极高的专业艺术水平。

通过三维矢量线条绘制而成的图像称之为矢量图，其最大的特点是无分辨率，能够随意放大不失真，进而达到一种对图像点位细节精准把握的程度。利用三维矢量线条进行版画设计最大的优势在于能够提高版画精准度，达到完美的视觉效果。

二、利用三维矢量线条实现版画设计的方法

1.曲线混合

曲线混合的定义是在两个图形之间产生一系列图形，以此表达一个图形向另一个图形的渐变形态，而两个图形之间形成的图形具备这两个图形对象的形状特征。在进行曲线混合时，往往存在比较好的变化方式，比如一个图形对象在进行对另一个图形对象变化时，可以给定图形对象之间的适合间距，以避免图形对象出现重复叠加的情况，如下图所示即为一组间距适合的曲线组。平面曲线图形的间距有不同的定义方式，可以采用均方距离等方式定义。

2.平面混合

（1）平面混合应当确定初始图形对象的顶点与终止图形对象顶点的对应。图形对象顶点的对应关系也不是唯一的，不过也有相应合适的准则，即初始图形对象的特征点尽量与终止图形对象特征点相对应。许多学者在形状混合的研究中利用模式识别的方式自动寻找特征对应，可以先指定关键帧多边形的特征点，再进行一定数目的采样。

（2）平面混合应当确定初始图形。对象的顶点向终止图形对象变化的路径。其中针对顶点的路径问题，有学者提出过基于多边形内在定义的插值算法、基于星型骨架表示方法的多变性混合方法，这些方法能够有效解决多边形自交问题。通过对顶点之间插值方式的研究，发现最简单的方法为线性插值法，不过这种方法往往存在一定的缺陷，会导致萎缩情况的出现。

3.图像版画

通过一种粗细变化的矢量线条来表现图像的灰度层次即为图像版画，这是一种能够有效达到模拟传统版画的方式。版画生成的对象通常是一条粗细不均的“线条”，通过封闭的填充区域描述图像版画，替换原始线条。这种方式一般存在一个缺陷，即填充区域无法自由地进行编辑修改，达不到矢量线条伸缩自由的效果，使得版画生成过后的局部调整有所困难。而采用全新的三维矢量线条来进行描绘，则具有多样性，能够体现线宽的变化，不仅具有横纵坐标，还具备宽度信息的体现，这并不是传统意义的长宽高三维立体，而是横纵宽的概念。三维矢量线条拥有一种基本思路，即让每一个路径的节点表现各自位置的线宽信息，区别于以往单一的全路径线宽值表现，运用三维矢量线条进行版画设计能够灵活有效地达到自身想要的艺术目标。

通过对三维矢量线条的使用测试，发现这种方法能够适用于实际工作中，它能实现版画的设计。研究发现，这一方法同时存在不足，比如对图像灰度层次的处理只能够通过矢量线条的粗细变化来表现，线条粗细的变化幅度一旦过大将会导致出现尖锐点，影响正常绘制效果。但随着三维设计技术的提升，三维矢量线条运用于版画设计将会有广阔的前景。

参考文献：

[1]孙家广，杨长贵.计算机图形学（新版）[M].北京：清华大学出版社，1995.

[2]郝玉斌，郭金柱.曲線的均方逼近[J].黑龙江大学自然科学学报，1998（4）：17-20.