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目录1

第1章 导论1

1.1 关于真实感2

1.2 非真实感绘制5

1.2.1 成功的目标及标准5

1.2.2 一种观点6

1.3 通向非真实感绘制算法的途径8

1.3.1 图像瑕疵8

1.3.2 模型瑕疵9

1.3.3 图像和模型瑕疵的计算框架11

1.4 对非真实感绘制的想像15

1.4.1 科学和医学插图15

1.4.2 技术插图16

1.4.3 考古插图17

1.4.4 讲故事17

第2章 图像像素操作19

2.1 半调法19

2.1.1 有序抖动20

2.1.2 误差扩散21

2.1.3 在NPR中的应用22

2.2 掩膜25

2.2.1 基本方法25

2.2.2 调整图像和屏幕的强度27

2.2.3 过程式掩膜30

2.2.4 在抖动网屏中嵌入形状33

2.3 点画法38

2.3.1 自动法38

2.3.2 交互法41

2.4.1 选择盖瓦网格或图案44

2.4 图像马赛克44

2.4.2 安排图像瓦片46

2.4.3 选择瓦片图像46

2.4.4 颜色修正47

第3章 线条、曲线和笔划51

3.1 画“不正确的”线条51

3.1.1 对手绘图画的观察51

3.1.2 用计算机画摆动的线条52

3.2 画“艺术的”线条：路线和风格的隐喻54

3.2.1 变形图像55

3.2.2 使用路线的信息：线条风格57

3.2.3 模拟水彩画61

3.3 一般化：多分辨率曲线64

3.3.1 曲线的小波表示65

3.3.2 编辑多分辨率曲线66

3.4 画线方法的比较67

第4章 模拟自然的介质和艺术手法69

4.1 模拟湿颜料的画法69

4.1.1 使用细胞自动机来模拟水彩画70

4.1.2 使用流体模拟，由计算机生成水彩画75

4.1.3 绘制模拟结果77

4.2 模拟纸上的铅笔画78

4.2.1 显微级别78

4.2.2 模型80

4.2.3 结果83

4.3 模拟木版画和版画84

4.3.1 铜板版画的光线跟踪方法84

4.3.2 版画的图像处理方法88

第5章 基于笔划的插图94

5.1 笔划和笔划纹理94

5.1.1 单一笔划的定义和绘制95

5.1.2 构建笔划纹理96

5.2 细节和方向99

5.2.1 轮廓和阴影99

5.2.2 方向100

5.2.3 对细节的抽象102

5.3 基于笔划的图像的比例改变103

5.3.1 比例调整操作的目标105

5.3.2 将输入近似成连续函数105

5.3.3 不连续边缘106

5.3.4 创建和重构再现108

第6章 用二维半数据结构工作111

6.1 G缓冲器111

6.2 G缓冲器上的操作112

6.3 可理解的绘制114

6.4 交互绘画115

6.5 用于二维抖动的三维参数118

第7章 几何模型及其在非真实感绘制中的运用122

7.1 作为数据类型的几何模型122

7.1.1 数据123

7.1.2 数据上的操作124

7.1.3 实现125

7.2 多边形模型126

7.2.1 对多边形模型的描述127

7.2.2 针对多边形模型的操作127

7.2.3 针对非真实感绘制的边分类128

7.2.4 计算交点134

7.2.5 确定总体形状136

7.3 自由曲面140

7.3.1 自由曲面模型描述140

7.3.2 自由曲面模型上针对绘制的操作141

第8章 非真实感绘制光照明模型148

8.1 相对于照明传达形状148

8.2 一个基本光照明模型151

8.3 彩色插图153

8.4 基于成分的光照明模型155

8.4.1 标准光照明和阴影156

8.4.2 边缘阴影、高原及背面光照明156

8.4.3 曲率光照明157

8.4.4 传输与透明158

8.5 实现要点159

8.4.5 总体亮度159

第9章 变形非真实感绘画作品162

9.1 图像空间变形162

9.1.1 基本算法163

9.1.2 放大区域165

9.1.3 陡坡函数165

9.1.4 偏心焦点和多重焦点167

9.2 物体空间变形169

9.2.1 区间结构169

9.2.2 调整大小的操作170

9.2.3 一个例子171

9.2.4 算法讨论172

9.2.5 面向爆炸图的应用173

9.3 使变形可理解175

9.3.1 识别轴175

9.3.2 主导轴176

9.3.3 观察暗示空间176

9.4 动画上下文中的变形178

9.4.1 变形变换178

9.4.2 对模型进行变形179

第10章 非真实感绘制的应用184

10.1 非真实感动画184

10.1.1 在静态图像中表示运动185

10.1.2 基于粒子系统的非真实感动画187

10.2 建筑插图188

10.2.1 一个经验研究188

10.2.2 表达设计中的不确定性191

10.3 绘制植物193

10.3.1 绘制树干、树枝及末梢193

10.3.2 绘制树叶194

10.4 对医学与技术文本进行图示196

10.4.1 从文本生成插图196

10.4.2 生成标记197

10.4.3 生成图题198

10.5 针对盲人的触觉绘制199

10.5.1 硬件199

10.5.2 触觉感知199

10.5.3 将可视化结果转换为触觉表达物200

10.5.4 触觉地图200

11.1 方法论的否认203

第11章 非真实感绘制的概念框架203

11.2 数学预备知识：等价关系、等价类及商205

11.2.1 集合与元素205

11.2.2 笛卡儿积与关系205

11.2.3 等价关系与变量206

11.2.4 等价类与不变量208

11.2.5 商、射（同构）和抽象212

11.2.6 数学基础总结214

11.3.1 物理上下文215

11.3 物理学基础：经由光线传达215

11.3.2 检测光：观察的基本原则216

11.3.3 与取景相关的（p-）等价关系总结220

11.4 神经生物学上下文：look-ahead集合和look-around集合221

11.4.1 感知的上下文226

11.5 视觉传达模型229

11.5.1 视觉传达中的层与语义变换231

11.6 总结及与非真实感绘制的实际联系240

图片资料和致谢清单241

参考文献247