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书法是中国文化的独特表现艺术,在思想交流、文化传承等方面发挥着重要的作用。随着计算机技术的发展,这门古老的艺术被注入新的生命力,利用计算机强大的计算和仿真能力,越来越多的研究者尝试在计算机环境下模拟书法创作过程,以科技的发展弘扬传统的书法艺术。 目前的毛笔笔迹生成技术主要分为两个方向:数字墨水技术和书法仿真技术。这两种技术有着各自的特点,数字墨水技术在信息处理和存储方面有着独特的优势,但是其笔迹效果却不尽人意;书法仿真技术虽然实现了逼真的书法效果,但其对手写输入设备要求甚高,模拟复杂,计算量大,实用性和普适性较差。同时由于近年来,智能手机和平板电脑的迅速发展,如何利用移动终端采集的有限信息还原出丰富的书写笔迹是一个迫切需要解决的问题。 因此,本文基于手写移动终端,从实用性和普适性角度出发,利用书写速度信息以及对笔纸墨的简单建模,开展了支持笔交互的毛笔笔迹实时生成方法研究,本文的主要工作内容如下: (1)基于速度的手写笔迹实时生成方法研究:利用速度模型控制笔划宽度,并通过书写方向控制笔刷的旋转,同时对起笔和收笔笔划进行重新调整生成笔锋,最后利用线性插值方法对笔划进行实时填充,实现了笔迹的生成。该方法无需专业的手写输入设备,并通过速度模型达到了与传统书法仿真中复杂的力信息模型近乎相同的书写笔迹效果,降低了计算复杂度,满足了实时性需求。 (2)基于宣纸模型的墨水表达方法研究:对宣纸进行简单二维建模,基于XML定制宣纸格式;利用墨水扩散算法对宣纸和墨水之间交互过程进行模拟,实现墨水扩散的效果,并基于InkML定制手写轨迹信息存储格式。该方法通过对纸与墨的简单建模实现了书法艺术效果,同时利用数字墨水技术使其具有良好的可扩展性和跨平台性,很好的解决了传统数字墨水技术中笔迹过于生硬的缺点。 (3)基于Android的毛笔书法系统设计:在基于速度的笔迹实时生成方法和基于宣纸模型的墨水表达方法的基础上,实现了基于Android的毛笔书法系统。书写效果证实了以上两种方法的有效性,同时系统的评测结果验证了系统的实时性,利用该系统可以在实际应用中还原用户书写过程中的个性化手写信息,同时满足用户所写即所得的迫切需求。