浅析书法临摹过程的交互式动画建模方法探析

摘 要：基于书法临摹过程的交互式动画建模是一种现代化的动画生成方法，以书法汉字图像为基础，通过对书法汉字动态笔画的书写过程进行重建，构建一个全新的笔触模型，明确笔锋运动轨迹与笔触形态，按照生成的先后顺序生成书写动画，此种建模方法能够展示出多元化的字体风格，在当今数字媒体领域内具有良好的应用价值。

关键词：书法；临摹过程；动画建模；笔锋运动

一、交互式动画建模方法简介

书法临摹过程中的交互式动画建模方法的生成，是基于笔画轮廓提取、笔触模型选择以及笔锋运动轨迹三个要素来实现的，在笔触形态的作用下，使得书写过程动画最终得以形成。其中书法汉字笔画轮廓的提取是自动实现的，笔触模型的建立主要决定于书法风格，草书、楷书、隶书、行书等不同书法风格的笔触模型也各不相同，笔锋运动轨迹是由交互式来实现，最终以汉字笔画为依托对笔触形状进行重建，使得汉字书写动画的生成更具灵活性和高效性。

二、书法图像预处理

书法临摹过程的交互式动画建模方法需要率先获取汉字书法的轮廓信息，这就需要以现代科学技术对书法图像进行预处理。一般情况下书法碑帖经过扫描后所生成的图像带有诸多噪声点，因此要对扫描过的书法碑帖进行滤波去噪，便于转换为二值图像，之后以freeman链码对书法碑帖图像信息进行检测，从而满足交互式动画建模的应用需求。

三、基于统计的笔触模型

（一）标准笔触模型

在对所采集笔触形态进行仔细观察和研究，以2条3次Bézier曲线对标准笔触模型进行拟合，其中，这两条曲线呈对称状态，如图1所示，其中，图a为毛笔书写真实笔触，图b为笔触模型，Lt为笔锋长度，Lh为笔根长度，以L1和Lr代表笔肚左右两侧长度，实际书写过程中受到摩擦力影响笔触会发生一定形变，L1与Lr不再等长。在标准笔触模型下，以坐标原点O为毛笔笔杆中心在纸面上的对应对峙，以曲线与坐标轴相交点为笔触定点，分别为T0、T1、T2、T3，分别以Lt、Lh、L1、Lr。

（二）确定笔触模型参数

在对常见不同类型毛笔实际书写笔触进行统计分析后，可以建立笔触模型，并以毛笔笔毫长度、笔根与笔锋关系参数以及两侧笔肚与笔锋关系参数这三项因素为计算依据，准确计算出笔触形状顶点。

同一支毛筆笔头不发生形变且落笔长度不超出笔毫一半的情况下，压力值P与笔毫之间存在线性相关关系，本文以L表示毛笔笔毫长度，Lt表示与P相关的笔锋长度，在受到笔毫长度、材质以及毛量分布等因素的影响下，Lt结果可由数位板输出压感值上限与单位转换系数计算出来，计算公式见公式（1），其中，以Pmax表示数位板输出压感值上限，以ρ表示单位转换系数。

毛笔笔根及两侧笔肚与笔锋的相对长度是确定笔触模型参数过程中的重要因素，其能够在一定程度上体现出毛笔材质和毛量，一般情况下，若笔肚与根部星标较大，则表示使用软毫笔书写，反之则使用硬毫笔书写。通过以相同纸面上不同类型毛笔书写的笔触形状作为判断依据，对各笔触进行统计后可发现，各笔触之间存在线性相关关系，依据最小二乘拟合可得到不同类型毛笔的关系参数，据此可以求得初始笔触模型顶点。

（三）笔触形状曲线拟合

在明确笔触形态后，基于2条3次Bézier曲线对笔触形状进行拟合，其曲线参数形式为B（t）=P0（1-t）3+3P1t（1-t）2+3P2t（1-t）+P3t3，其中t的区间范围是由0到1。基于Bézier曲线性质及平行线定力进行分析可知，当t=0.5时曲线可达最高点，便于对顶点坐标及控制点进行准确计算，见公式（2）。通过此类计算可以确定标准笔触模型参数，为交互式动画建模的实现提供数据支持。

四、书写过程模拟

在书法临摹过程中，应用交互方法能够基于用户输入轨迹获取轨迹点的压感值、坐标和具体时间序列，并以此相关数据开展切线角度计算，明确压感值的具体变化情况，分析书法笔锋及运笔方式。一般切线角度与压感值变化范围较小的情况下，可以判断笔锋为中锋，若切线角度较大且压感值变化程度处于某一区间范围内，则可以判断是否出现不同笔法。依据笔触形状与动画效果可以得到连续的笔锋运动轨迹，运用函基数对轴坐标、压感值和切线角度进行计算，可以准确判定笔锋运动轨迹，由于相邻笔锋轨迹点压感值相对稳定，因而可以获得连续变化的笔触形状，结合笔画轮廓可以调整最终生成笔触。

五、具体实验及结果分析

书法临摹过程的交互式动画建模方法在实际应用中具有重要价值，计算速度快且灵活性强，形变控制上比较简单，对不同书法体的笔画连接处理也比较自然，在不同书法体的书写动画生成中都具有良好适应性，笔触形态较为真实，但其不足在于，要求用户具备一定的书法知识储备，才能够取得更为良好的应用效果。

六、结语

中化文化博大精深，渊源流程，书法作为一种重要的传统文化，具有较高的艺术价值，在书法临摹过程中，交互式动画建模不失为一种高效率的书写动画方法，满足了草、隶、行、楷等多种书法体的临摹需求，满足了当今数字化时代对汉字书写动画的制作需求，具有动态性、灵活性和高效性特征，为中华传统文化的继承和发扬提供现代化的技术支持。

参考文献：

[1]韩邦山.当代书法教学中的临摹与创作[J].美与时代（下），2014，（12）：142-143.

[2]张俊松，张悠苗，周昌乐.书法临摹过程的交互式动画建模方法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2014，26（06）：963-972.

[3]汪开潮.谈谈硬笔书法的临摹[J].景德镇高专学报，2010，25（03）：118-119.

作者简介：

庞彦霖（1994.5—），男，汉族，天津人，齐鲁理工学院在读。