基于多媒体软件的数码插画应用研究

许康 宋毅

摘 要： 针对原有数码插画应用在空间制图方面存在顶点分布不均、连接线结构散乱等问题，提出并设计了基于多媒体软件的数码插画应用系统。通过功能设计、技术框架设计，搭建多媒体数码插画应用软件环境，通过四元素转换、插值转化，完成数码插画硬件的设计。实验结果表明，改进的基于多媒体软件的数码插画应用系统既能保证空间制图各顶点有序分布，也能解决连接线结构散乱的问题，具有一定优势。

关键词： 多媒体软件； 软件设计； 数码插画； 应用研究； 连接线结构； 应用效率

中图分类号： TN911.73?34； TP39 文献标识码： A 文章编号： 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

现有数码插画技术已经从纯手绘创作方式转换为通过电脑对数据进行处理，并将处理结果传输给客户端的操作形式[1]。单纯依靠电脑对数据进行处理可以快速构建平面制图，并保证图像中点与线位置的准确性[2]。但在进行空间制图的过程中，常常出现顶点分布不均匀、连接线结构散乱无章等问题，极易出现空间图像准确性低下的现象[3]。为了有效改善这种现状，需要设计数码插画应用系统，通过多媒体环境的功能设计与技术框架设计，完成多媒体软件环境的搭建。又在此基础上，通过四元素的转换与插值的转化，完成基于多媒体软件的数码插画应用系统的搭建与实现。实验对比分析结果表明，在空间制图方面，该数码插画应用与原有应用相比，可以保证图像中各顶点的均匀分布，也可以使连接线的有序性得以实现。

1 多媒体软件环境的搭建

多媒体软件环境是构建数码插画应用的重要环节，其主要搭建过程可分为如下几个步骤。

1.1 多媒体软件环境的功能模块设计

对于数码插画应用来说，资源共享与协作交流是多媒体软件环境下最重要的功能模块[4?5]。多媒体软件环境是各功能模块进行交流的途径，故此次设计以Windows NT 4/2000 Server作为基础操作平台，沿用B/S与C/S相结合的结构，完成各功能模块的搭建。Windows NT 4/2000 Server基础操作平台是典型的浏览器/服务器模式，它可以自主接收客户端发出的请求，并根据请求做出相应的处理，并以此促进各功能模块之间的相互交流[6?7]。此次多媒体软件环境的功能模块包含资源共享、工具共享、协作交流等方面，其中各个模块之间通过信息流的传递进行交流。其具体设计思想如图1所示。

1.2 多媒体软件环境的技术框架设计

多媒体软件环境的技术框架是在功能模块的基础上，保证每一模块都能与相应的服务器进行连接。如果将整体多媒体软件环境比作学习资源，则将与其相连接的服务器作为客户端、管理员端和主机端[8?9]。现階段最常见的多媒体软件环境框架即为Microsoft Windows，且与之相连接的服务器统称为JS服务器。

通常情况下，网页浏览器也在多媒体软件环境下发挥着举足轻重的作用，而与其相连的服务器大多数情况下为工作站。详细技术框架设计情况如图2所示。

2 多媒体软件数码插画应用设计与实现

通过对功能模块与技术框架的设计，可以完成对多媒体软件环境的搭建[10]。为了在此基础上更加简化数码插画应用的设计过程，可将其抽象为轴向角与四元素及插值之间的关系，具体转化过程可遵循如下步骤。

2.1 多媒体软件数码插画应用的四元素转换

如果将数码插画应用的设计抽象为四元素的转化，则每一个旋转角即为一个四元素[11?13]。现有图形程序接口中的80%都不能直接进行四元素转换，故必须提出一个新的glRotate函数，来帮助这些图形程序接口进行转换[8?9]。设[u]为满足glRotate函数的一个顶点[usinangle3，cosangle3，]atix为一个满足[glRotate]函数的固定转换规则，且[u]点也满足atix转化规则。此时，[u]即代表数码插画应用的抽象四元素，[u]的转换过程如图3所示。

2.2 多媒体软件数码插画应用的插值转化

插值转化是在四元素转换的基础上，再增添一个端点[t]，设[t]点的坐标为[tcosangle3，sinangle3，]且[t]点同时满足glRotate函数与atix转化规则。此时，以[t]和[u]作为两个端点，则它们之间可以产生无数的插值，该方法的最大实用价值在于增添了四元素转换的简便性。为了保证插值转化过程的严谨性，引入SLERP和LERP两种不同的插值，则其具体转化过程如图4所示。

2.3 数码插画应用的实现

通过上述过程可以完成多媒体软件环境的搭建以及基于多媒体软件的数码插画应用的搭建。为保证使用者在使用过程中能得到最精准的制图，还需在正式投入使用之前对四元素及相应的插值进行线性计算[14?15]。依然取[t]和[u]作为两个固定点，它们的坐标分别为：[tcosangle3，sinangle3，usinangle3，cosangle3，]此时根据固定运算公式，则有：

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

式中：[r]和[s]为[t]和[u]两端点间的任意两个四元素；[LERP]代表线型插值；[SLERP]代表球型插值。

3 实验结果与分析

为验证基于多媒体软件的数码插画应用的可行性，设计了一组对比实验。其中，实验组采用已安装多媒体软件数码插画应用的计算机作为实验仪器，对照组采用安装普通数码插画应用的计算机作为实验仪器。在实验正式开始之前，对两台计算机分别进行实验参数的设置。

3.1 实验参数的设置

实验参数如表1所示，其中，项目栏从上到下依次为点线连接稳定性、线点关联度、顶点重复率、线条覆盖率、顶点固定系数、线条固定系数，且前两项数值与103成正比，后两项数值与10-5成正比。为保证实验的绝对公平性，实验组与对照组的参数设定均相同。

3.2 顶点分布情况对比

在完成参数设定之后，令实验组与对照组的两台计算机开始绘制正方体图像，并记录它们所绘图形的顶点分布情况，结果如图5，图6所示。

根据图5与图6的对比可以发现，实验组正方体各顶点均位于正确位置，而对照组正方体仅有部分顶点位于正确位置，其余各顶点分布散乱，没有规则可循。故可证明基于多媒体软件的数码插画应用确实可以保证空间制图各顶点的有序分布。

3.3 连接线结构对比

在完成顶点分布对比之后，保留兩组计算机所确定的正方体各顶点。按照两组数码插画应用的线连接方式，顺次连接各顶点，结果如图7，图8所示。

根据图7与图8的对比可以发现，实验组各连接线所确立的图像确实为正方体，而对照组各连接线所确立的图像较扭曲，且并无明显的正方体特征。故可证明基于多媒体软件的数码插画应用确实可以解决连接线结构散乱问题。

3.4 数码插画应用效率对比

数码插画在应用过程中容易产生干扰，使其引用效率降低，需对自身产生的干扰进行消除，再进一步对应用效率进行对比分析，消除结果如图9所示。

由图9可知，在运行时间一定的情况下，采用传统系统时，其与无干扰的应用系统状态区别较大，自身消除干扰能力较差；采用改进系统自身干扰消除时，其与无干扰的应用系统状态较为接近，自身干扰消除能力较好，消除后的幅度值与无干扰的应用系统幅度值接近，具有一定的优势。

为了进一步验证改进系统在数码插画应用方面的有效性及可行性，采用改进系统与传统系统进行应用效率对比分析，结果如图10所示。

由图10可知，采用传统系统时，其应用效率随着应用时间的增加也相应提高，约为73.4%，但其起始应用效率较低，起步较慢；采用改进系统时，其应用效率随着应用时间的增加逐渐增加，约为91.7%，相比传统系统提高了18.3%，且起步效率高，具有一定优势。

4 结 语

通过构建多媒体软件环境与四元素转换、插值转化相结合的方式，本文设计了一种基于多媒体软件的数码插画应用系统。实验结果证明，采用改进应用系统时，其顶点分布合理，連接线结构准确，数码插画应用干扰自身消除能力较强，应用效率高，具有一定的可行性。

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