基于多媒體軟件的數碼插畫應用研究

許康 宋毅

摘 要： 針對原有數碼插畫應用在空間制圖方面存在頂點分布不均、連接線結構散亂等問題，提出并設計了基于多媒體軟件的數碼插畫應用系統。通過功能設計、技術框架設計，搭建多媒體數碼插畫應用軟件環境，通過四元素轉換、插值轉化，完成數碼插畫硬件的設計。實驗結果表明，改進的基于多媒體軟件的數碼插畫應用系統既能保證空間制圖各頂點有序分布，也能解決連接線結構散亂的問題，具有一定優勢。

關鍵詞： 多媒體軟件； 軟件設計； 數碼插畫； 應用研究； 連接線結構； 應用效率

中圖分類號： TN911.73?34； TP39 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）11?0031?05

Application research on digital illustration based on multimedia software

XU Kang1， SONG Yi2

（1. Academy of Fine Arts， Huaiyin Normal University， Huaian 223001， China；

2. School of Physics and Electronic Electrical Engineering， Huaiyin Normal University， Huaian 223001， China）

Abstract： The original digital illustration used in spatial mapping has the problems of uneven vertices distribution and scattered connecting line structure. Therefore， the digital illustration application system based on multimedia software is proposed. The function design and technique framework design are used to establish the application software environment of the multimedia digital illustration. The four?element conversion and interpolation transformation are used to accomplish the design of digital illustration hardware. The experimental results show that the improvement of the digital illustration application system based on multimedia software can not only ensure the vertices orderly distribution of the spatial mapping， but also solve the problem of structure scattering of connecting lines， and has a certain advantage.

Keywords： multimedia software； software design； digital illustration； application research； connecting line structure； application efficiency

0 引 言

現有數碼插畫技術已經從純手繪創作方式轉換為通過電腦對數據進行處理，并將處理結果傳輸給客戶端的操作形式[1]。單純依靠電腦對數據進行處理可以快速構建平面制圖，并保證圖像中點與線位置的準確性[2]。但在進行空間制圖的過程中，常常出現頂點分布不均勻、連接線結構散亂無章等問題，極易出現空間圖像準確性低下的現象[3]。為了有效改善這種現狀，需要設計數碼插畫應用系統，通過多媒體環境的功能設計與技術框架設計，完成多媒體軟件環境的搭建。又在此基礎上，通過四元素的轉換與插值的轉化，完成基于多媒體軟件的數碼插畫應用系統的搭建與實現。實驗對比分析結果表明，在空間制圖方面，該數碼插畫應用與原有應用相比，可以保證圖像中各頂點的均勻分布，也可以使連接線的有序性得以實現。

1 多媒體軟件環境的搭建

多媒體軟件環境是構建數碼插畫應用的重要環節，其主要搭建過程可分為如下幾個步驟。

1.1 多媒體軟件環境的功能模塊設計

對于數碼插畫應用來說，資源共享與協作交流是多媒體軟件環境下最重要的功能模塊[4?5]。多媒體軟件環境是各功能模塊進行交流的途徑，故此次設計以Windows NT 4/2000 Server作為基礎操作平臺，沿用B/S與C/S相結合的結構，完成各功能模塊的搭建。Windows NT 4/2000 Server基礎操作平臺是典型的瀏覽器/服務器模式，它可以自主接收客戶端發出的請求，并根據請求做出相應的處理，并以此促進各功能模塊之間的相互交流[6?7]。此次多媒體軟件環境的功能模塊包含資源共享、工具共享、協作交流等方面，其中各個模塊之間通過信息流的傳遞進行交流。其具體設計思想如圖1所示。

1.2 多媒體軟件環境的技術框架設計

多媒體軟件環境的技術框架是在功能模塊的基礎上，保證每一模塊都能與相應的服務器進行連接。如果將整體多媒體軟件環境比作學習資源，則將與其相連接的服務器作為客戶端、管理員端和主機端[8?9]。現階段最常見的多媒體軟件環境框架即為Microsoft Windows，且與之相連接的服務器統稱為JS服務器。

通常情況下，網頁瀏覽器也在多媒體軟件環境下發揮著舉足輕重的作用，而與其相連的服務器大多數情況下為工作站。詳細技術框架設計情況如圖2所示。

2 多媒體軟件數碼插畫應用設計與實現

通過對功能模塊與技術框架的設計，可以完成對多媒體軟件環境的搭建[10]。為了在此基礎上更加簡化數碼插畫應用的設計過程，可將其抽象為軸向角與四元素及插值之間的關系，具體轉化過程可遵循如下步驟。

2.1 多媒體軟件數碼插畫應用的四元素轉換

如果將數碼插畫應用的設計抽象為四元素的轉化，則每一個旋轉角即為一個四元素[11?13]。現有圖形程序接口中的80%都不能直接進行四元素轉換，故必須提出一個新的glRotate函數，來幫助這些圖形程序接口進行轉換[8?9]。設[u]為滿足glRotate函數的一個頂點[usinangle3，cosangle3，]atix為一個滿足[glRotate]函數的固定轉換規則，且[u]點也滿足atix轉化規則。此時，[u]即代表數碼插畫應用的抽象四元素，[u]的轉換過程如圖3所示。

2.2 多媒體軟件數碼插畫應用的插值轉化

插值轉化是在四元素轉換的基礎上，再增添一個端點[t]，設[t]點的坐標為[tcosangle3，sinangle3，]且[t]點同時滿足glRotate函數與atix轉化規則。此時，以[t]和[u]作為兩個端點，則它們之間可以產生無數的插值，該方法的最大實用價值在于增添了四元素轉換的簡便性。為了保證插值轉化過程的嚴謹性，引入SLERP和LERP兩種不同的插值，則其具體轉化過程如圖4所示。

2.3 數碼插畫應用的實現

通過上述過程可以完成多媒體軟件環境的搭建以及基于多媒體軟件的數碼插畫應用的搭建。為保證使用者在使用過程中能得到最精準的制圖，還需在正式投入使用之前對四元素及相應的插值進行線性計算[14?15]。依然取[t]和[u]作為兩個固定點，它們的坐標分別為：[tcosangle3，sinangle3，usinangle3，cosangle3，]此時根據固定運算公式，則有：

[LERP（t，u）=rsinangle3+s cosangle3sin（angle）SLERP（t，u）=ssinangle3+rcosangle3sin（angle）] （1）

式中：[r]和[s]為[t]和[u]兩端點間的任意兩個四元素；[LERP]代表線型插值；[SLERP]代表球型插值。

3 實驗結果與分析

為驗證基于多媒體軟件的數碼插畫應用的可行性，設計了一組對比實驗。其中，實驗組采用已安裝多媒體軟件數碼插畫應用的計算機作為實驗儀器，對照組采用安裝普通數碼插畫應用的計算機作為實驗儀器。在實驗正式開始之前，對兩臺計算機分別進行實驗參數的設置。

3.1 實驗參數的設置

實驗參數如表1所示，其中，項目欄從上到下依次為點線連接穩定性、線點關聯度、頂點重復率、線條覆蓋率、頂點固定系數、線條固定系數，且前兩項數值與103成正比，后兩項數值與10-5成正比。為保證實驗的絕對公平性，實驗組與對照組的參數設定均相同。

3.2 頂點分布情況對比

在完成參數設定之后，令實驗組與對照組的兩臺計算機開始繪制正方體圖像，并記錄它們所繪圖形的頂點分布情況，結果如圖5，圖6所示。

根據圖5與圖6的對比可以發現，實驗組正方體各頂點均位于正確位置，而對照組正方體僅有部分頂點位于正確位置，其余各頂點分布散亂，沒有規則可循。故可證明基于多媒體軟件的數碼插畫應用確實可以保證空間制圖各頂點的有序分布。

3.3 連接線結構對比

在完成頂點分布對比之后，保留兩組計算機所確定的正方體各頂點。按照兩組數碼插畫應用的線連接方式，順次連接各頂點，結果如圖7，圖8所示。

根據圖7與圖8的對比可以發現，實驗組各連接線所確立的圖像確實為正方體，而對照組各連接線所確立的圖像較扭曲，且并無明顯的正方體特征。故可證明基于多媒體軟件的數碼插畫應用確實可以解決連接線結構散亂問題。

3.4 數碼插畫應用效率對比

數碼插畫在應用過程中容易產生干擾，使其引用效率降低，需對自身產生的干擾進行消除，再進一步對應用效率進行對比分析，消除結果如圖9所示。

由圖9可知，在運行時間一定的情況下，采用傳統系統時，其與無干擾的應用系統狀態區別較大，自身消除干擾能力較差；采用改進系統自身干擾消除時，其與無干擾的應用系統狀態較為接近，自身干擾消除能力較好，消除后的幅度值與無干擾的應用系統幅度值接近，具有一定的優勢。

為了進一步驗證改進系統在數碼插畫應用方面的有效性及可行性，采用改進系統與傳統系統進行應用效率對比分析，結果如圖10所示。

由圖10可知，采用傳統系統時，其應用效率隨著應用時間的增加也相應提高，約為73.4%，但其起始應用效率較低，起步較慢；采用改進系統時，其應用效率隨著應用時間的增加逐漸增加，約為91.7%，相比傳統系統提高了18.3%，且起步效率高，具有一定優勢。

4 結 語

通過構建多媒體軟件環境與四元素轉換、插值轉化相結合的方式，本文設計了一種基于多媒體軟件的數碼插畫應用系統。實驗結果證明，采用改進應用系統時，其頂點分布合理，連接線結構準確，數碼插畫應用干擾自身消除能力較強，應用效率高，具有一定的可行性。

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