在计算机屏幕上驱动进行书写和绘图的虚拟笔的方法技术

一种在计算机屏幕上驱动虚拟笔的方法，所述虚拟笔在虚拟黑板上书写和画图，以模拟真实笔在真实黑板上的书写。字形和图形（５０）通过从形成要绘制的线（５０）的点集指定结点（１０６、１０７、１０８、１０９）的子集产生。有关结点的所有属性，如坐标（２０１）、暂停、速度、粗度等，存储在一个文件中。接下来，使用者在键盘上键入要书写的词或自列表选择要绘制的图形。此时，要书写的字形或要绘制的图形的结点的所有属性从文件获得并且被插值，并且获得的数据用于驱动虚拟笔以看起来类似于真实笔的方式进行书写和画图，其在锐角处暂停、脱离以及落在虚拟黑板的写表面、改变绘制的粗度和速度、使用印刷体字母或连体书写方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要针对教师和学生，并且是一种在计算机屏幕上驱动虚拟笔的方法，所 述虚拟笔以看起来类似于教师在真实黑板上书写所使用的真实笔的方式书写与绘图。
技术介绍
教室里广泛使用的工具是笔和黑板。在黑板上，教师写语句、绘制几何形状、写化子工、寸寸。在过去的几年中，电子学习领域已经取得了很大的进步，并且存在很多用于产生 向学生显示文字和图片的多媒体显示的可用软件产品。然而，尽管这个技术有了进步，但是甚至对于老练使用者来说仍旧很困难的是在 计算机屏幕上呈现虚拟笔，虚拟笔写字和绘图的方式像教师真实写字一样吸引人和真实。例如，为了写标记为50的字形“a” (图1-5)，教师通常从点51开始，从该点划线 至点52，抬起笔并移动笔到点53，划线至点54，并抬起笔结束。在抬起笔以及从点52移动 到点53时，笔遵循非直线的轨迹56，这条轨迹取决于写的速度、已画最后一条线的形状和 要画的下一条线的形状。而且，位于点51和52之间的第一条线的中间部分是直的，并且之 后书写该中间部分的速度57将通常快于书写该条线的初始和最后部分的速度。并且，如果 我们使用钢笔(fountain-pen)来书写，则该中间部分的粗度更宽58。并且，如果教师要绘制矩形60 (图6-7)而不使笔脱离写表面，例如从点61开始并 且画至点62、63及64，那么当笔到达点62时他在开始向点63画竖直线之前必须停止片刻， 否则将由于方向突然改变而无法画出直角，而是画出圆角。点63和64也会发生相同的情 形。因此，为了软件能够在屏幕上驱动虚拟笔写出字形50或者画出矩形60，使得虚拟 笔表现为像真笔一样平滑与真实，必须克服若干技术问题，列举如下。第一，形成字形的线或者绘图的线不必呈现在屏幕上的单个框架内，而是必须在 屏幕上一个接一个地以事先建立的顺序绘制。第二，虚拟笔必须能够改变绘制速度。例如，当要绘制的线变得弯曲时绘制速度必 须降低，并且当要绘制的线变成直线时绘制速度必须提高。第三，虚拟笔必须能够改变线的粗度，正像例如使用真实的钢笔书写时所发生的 情形。第四，当书写方向突然改变时，例如在字形“Z”或矩形的角度处，虚拟笔必须停止 片刻。第五，当虚拟笔必须与书写面脱离以及必须不书写而进行移动时，例如在同一个 词的两个连续字形之间移动时或者从一个词的结尾到下一个词的开头之间移动时，必须计 算笔的轨迹。第六，虚拟笔的图像在计算机屏幕上移动的方式必须是其笔尖总是很接近下一个 被绘制的像素，因为真实的笔是这样的，并且使用者必须能够在书写的任何时刻选择另一个图像。第七，如果虚拟笔使用连笔的书写方式书写一个词的多个字形，则必须设置将多 个字形连起来的线。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种方法，其通过解决上述问题允许即便不熟练的使用者驱 动虚拟笔在计算机屏幕上以看上去与真正的笔一样真实的方式例如书写使用者本身在键 盘上键入的词或者更一般地绘制图形。该目标可通过根据本专利技术如权利要求1所限定的方法来实现。从属权利要求限定 本专利技术的多个有利方面。附图说明参照附图，通过对示例实施例的以下描述，本专利技术的另外特征和优点将更为清晰， 该示例实施例是示例性的而非限制性的，其中图1-5示出示例性示例手动书写字形“a”的步骤和问题；图6-7示出在绘制矩形时在锐角处暂停的问题；图8-15示出如何根据本专利技术产生图1-5的示例性字形“a” ；图16-17示出键入文本的步骤和设置相对参数的步骤；图18示出重新获得有关要书写的字形的坐标、要使用的插值类型和将这些坐标 转换为屏幕坐标的信息的步骤。图19示出重新获得有关暂停、笔状态(上/下)、虚拟笔进行书写的速度和粗度的 信息的步骤；图20示出产生缓冲区的步骤，缓冲区包含必须完成每个象素的绘制的时刻；图21示出根据坐标、速度和之前计算的粗度绘制图1-5的示例性字形“a”的步 骤；图22-25示出当书写图1_5的示例性字形“a”时虚拟笔脱离写表面以及在第一笔 和第二笔之间移动所必须遵循的轨迹。图26-28示出了使用连笔书写的问题以及必须如何修改每个单个字形以解决上 述问题。具体实施例方式该方法可以分为两个阶段，称为阶段1和阶段2。在阶段1期间，产生字形和图形并将其存储在一个文件中。每个字形或图形通过 从形成要绘制的线的点集中指定结点(knot point)的有序子集而产生。对于每个结点，将 设置一些属性。这些属性包含允许虚拟笔书写字形或绘制图形所必需的所有信息，即坐 标、插值和相对权重的类型、可能的暂停、在其间笔必须脱离写表面并且进行移动而不书写 的结点、书写速度和粗度。在阶段2期间，取回在阶段1期间存储在文件中的所有信息并且使用该信息在计 算机屏幕上驱动虚拟笔。阶段1通过使用称为“制造器(Maker) ”的应用程序来执行。阶段2通过使用称为“表演者(Player)，，的应用程序来执行。阶段1 产生 字形和图形并将其存储在文件中(图8-15)。字形通过制造器产生。使用者可以通过仅仅使用鼠标或键盘与制造器交互，而无 需任何绘图板或类似工具。阶段1步骤A 产生字形或图形的结点，以及设置其属性(图8-13)。例如，产生字形“a” (标记为50)。首先参考图8-10。使用者点击鼠标五次以按顺序产生结点101、102、103、104和 105。在每次点击后，制造器在缓冲区200中存储包含所有被点击的结点的最小矩形111的 宽度W和高度H，通过将其标准化为0与1之间来将其坐标存储在缓冲区201中，通过将这 些坐标标准化来将这些坐标插值(202)(通过使用诸如样条等已知算法)到缓冲区200中 指定的矩形，以及显示已插值的线203，线203即为虚拟笔将在表演者中绘制的实际线。要使用的插值类型及其参数和权重由使用者选择，并且由表演者存储在缓冲区 205 中。例如，制造器将结点101涂为绿色将结点105涂为红色，以表示将根据使用者点击 结点的顺序绘制(利用表演者的虚拟笔)自结点101开始并且终止于结点105的线203。 然而，使用者可以使制造器颠倒存储在缓冲区201中的结点的顺序，以便制造器例如将结 点101涂成红色并将结点105涂成绿色，以表示将绘制(利用表演者的虚拟笔)自结点105 开始并且终止于结点101的线203。使用者也可以移动每个单个结点，可以消除每个单个 结点，还可以在旧的结点之间插入新的结点，通过这样的方式，线203的形状达到预期的形 状。对于每个结点，使用者指定当虚拟笔到达该点同时产生图形时必须可能地暂停多 长时间，并且最终制造器将这些数据存储在缓冲区206中。线203不包含任何锐角，于是虚 拟笔必须绘制该线而不停止。因此，结点101、102、103、104和105的暂停时间将设为0。对于每个点击的结点，使用者还指定虚拟笔是否必须脱离写表面。对于线203，虚 拟笔仅在已经到达线的终点时才脱离写表面。因此，使用者将结点101、102、103和104的 笔状态设置为“向下”，将结点105的笔状态设置为“向上”。制造器将这些数据存储在缓冲 区207中。重要的是注意到每个字形或图形必须分成多条线，线数目与真实的笔书写该字形 或绘图时的笔划次数(不抬起或暂停)相同。之后，持续暂停大于0的结点或者笔状态为 “向上”的结点将构成线的终点。因此，结点105将构成线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在屏幕上产生输出的方法，所述输出由利用虚拟笔或类似物绘制的、线形式的图形或字形构成，所述方法包括以下步骤：由使用者产生所述图形或字形，作为由多个结点分开的一系列线部分，每个结点具有至少一对坐标；为每个结点赋予一个参数，所述参数选自：插值的类型和相对权重、笔状态（自写表面向上／向下），可能暂停的持续时间、所述结点的下游书写速度、所述结点下游的线粗度或以上参数的组合；为要绘制的每个图形／字形存储所述结点和相关参数；自所存储的结点和参数生成输出，所述输出包括所述笔跟随所述结点的轨迹；所述轨迹由所述结点之间的可见线部分或不可见线部分形成，其中所述笔的所述轨迹考虑所述结点的所述每个参数的值和／或所述结点之间插值的所述每个参数的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M皮尔基奥，
申请(专利权)人：M皮尔基奥，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]