构建沙画模拟系统的方法技术方案

沙画是结合现代人的审美观，依托深厚的文化底蕴和文化内涵的艺术形式。为了给人们提供接触沙画了解沙画的机会，本系统提出一种自适应算法来实时模拟沙画。系统基于高度场的概念来模拟沙粒运动，实时而快速。沙粒运动主要由沙粒堆积和沙粒塌陷两部分组成。方向场的引入近似地展示了实际情况下沙粒的正态分布，优化了沙粒堆积算法。在沙粒塌陷算法中自适应方法的利用呈现出了更多细节。此外，本发明专利技术通过两种方式考虑彩沙的模拟，一种是沙台的背景颜色，另一种是沙粒的颜色。用户体验反馈与实验结果表明：本沙画模拟系统与算法能够真实、有效、交互地进行沙画艺术创作。

【技术实现步骤摘要】
构建沙画模拟系统的方法
本专利技术涉及虚拟现实的
，尤其涉及基于C#语言开发的粒子运动模拟的技术。
技术介绍
沙画艺术是21世纪刚刚兴起的一种与舞台艺术相结合的表演形式，它突破了传统艺术，创意神奇、画面绝美，配合优美的背景音乐，天衣无缝的表演令人震惊。但是由于沙画制作的设备专业性强，工具不易携带等问题的存在，使得沙画在日常的传播与兴起中受到了一定的限制。在数字媒体艺术不断兴起的今天，利用计算机来设计模拟绘画软件已经成为一种热潮。而因为沙画相比于其他绘画种类来说，它的绘画方式比较特殊，所以在模拟沙画绘制方面还有很大的改善空间。
技术实现思路
为给人们提供接触沙画了解沙画的机会，本专利技术旨在提供一种构建沙画模拟系统的方法，以实时模拟沙画。为了将计算机技术与传统艺术完美结合，使用电脑能够更加真实地创作出沙画，本专利技术重点研究真实沙画的绘制，即基于细节真实感沙画的绘制。解决的难点在于一是沙画绘制手法丰富多样，如何应用计算机编程为不同的绘制手法设计合理的算法来接近真实效果，二是现实生活中的沙粒是运动的，如何考虑尽可能多的因素去模拟真实的沙粒运动而提高系统的真实有效性。三是如何利用计算机使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构建沙画模拟系统的方法，其特征在于包括以下步骤：1)定义各类沙画手法的属性；2)描述沙粒的高度采用三维柱状图来描述沙粒的高度；3)描述沙粒的运动采用方向场描述沙粒的运动，该方向场被定义为在半圆形区域边缘上的发散模式，将半圆形区域周围方向场简化为四个方向，用以描述沙粒的不均匀分布；4)采用自适应算法计算沙粒堆积；5)采用自适应算法计算沙粒塌陷。

【技术特征摘要】
1.一种构建沙画模拟系统的方法，其特征在于包括以下步骤：1)定义各类沙画手法的属性；2)描述沙粒的高度采用三维柱状图来描述沙粒的高度；3)描述沙粒的运动采用方向场描述沙粒的运动，该方向场被定义为在半圆形区域边缘上的发散模式，将半圆形区域周围方向场简化为四个方向，用以描述沙粒的不均匀分布；4)采用自适应算法计算沙粒堆积；5)采用自适应算法计算沙粒塌陷。2.如权利要求1所述的构建沙画模拟系统的方法，其特征在于：所述步骤2)中描述沙粒高度的具体步骤如下：2.1)将M*N分辨率的画布看做一张二维网格，其中的一个像素坐标为(i，j)，此处0≤i≤M-1，0≤j≤N-1；2.2)用每一个像素表示沙粒；2.3)沙粒运动之后，在每个像素上形成一个沙柱，沙柱的高度值由hij表示；2.4)在制作沙画的过程中，某像素上沙柱的高度值越大，便赋予该像素的亮度值越小，反之亦然，即用像素的亮度值的大小来表示该像素处堆积的沙粒高度。3.如权利要求1所述的构建沙画模拟系统的方法，其特征在于：所述步骤3)中描述沙粒运动的具体步骤如下：3.1)将笔触末端的半圆形区域等分成四个部分，四个方向均垂直于半圆弧向外；3.2)对每个部分根据实际测量结果得出占全部末端沙粒的权重，即取其每个方向上小圆弧的数值的算数平均值作为该方向上的比例值。4.如权利要求1所述的构建沙画模拟系统的方法，其特征在于：所述步骤4)中的计算沙粒堆积的具体步骤如下：4.1)对用户绘制时每一笔的接触区域中被清空的沙粒进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨猛，丁曙，蒋璐艳，张心阳，闫姝，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11