第四章 研究方法與步驟
4.4 風格化
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4.4 風格化
當立體雲紋有基礎模型後，為了使雲紋有更為多樣化的圖樣風貌，我們會進 一步的對其進行風格化動作，使外觀上更貼近於東方風格雲紋，在此我們會以 shading 的方式及應用一些既有的影像處理方法來裝飾立體雲紋。在 NPR 這個領 域當中，往往將利用光線與物體之間之角度之變化，對其作分區的 shading，共 分為 Ambient、Diffuse、Specular，目前所採用的 shading 方式為“Toon shading”，
其顏色上的設置，會先利用深度值來判斷我們所要進行 shading 的層度，以建立 出雲紋的立體深度，我們會將所生成之立體雲紋，利用其深度值的差異，會在不 同深度的位置根據所設定顏色之 index 依序地將所訂的顏色順序呈現出來，可以 很清楚地看出立體雲紋所呈現出的波浪紋路，如圖 4.30，在立體雲紋動態的結 果呈現上 shading 效果更為顯著。
圖 4.30 以不同色調 shading 之立體雲紋結果
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針對立體雲紋所產生出的最後的靜態結果我們也可以對其進行加上影像處理等 不同的風格化處理，例如將所截取之圖檔加上 threshold，以及加上邊緣偵測等處 理，則可以將原先的立體雲紋輪廓有轉化成為另外一種風格的平面式東方風格雲 紋圖樣，如圖 4.31 所示。
圖 4.31 經過影像處理過後之結果比較
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第五章 實驗結果與討論
5.1 實作與實驗環境
我們目前的開發環境是加拿大卡爾加里大學(University of Calgary)中資訊工 程學系 Virtual Lab 所開發的 L-studio 為平台[17]，使用其開發環境撰寫 L-system 之東方風格雲紋的語法規則。實驗環境上，使用的機器之 CPU 為 Intel(R) Xeon(R) CPU E5620 @ 2.4GHz，記憶體大小為 4.00GB，作業系統為 Window 7 64 位元作 業系統，顯示卡為 NVDIA Quadro 2000。
5.2 東方風格雲紋結果與分析
在這一小節當中，會從分類上較為簡單的雲紋與雲尾結果作一些比較與分析，
且根據各式不同的平面傳統雲紋與系統實作出的立體雲紋作比較，最後則是經過 風格化後所呈現出另一種不同的結果。
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雲朵結果：
參考表 6 之結果比較，以平面雲紋圖樣為基礎，系統生成出朵雲紋 C1-A、C1-B、
C2、C3、C4 立體雲紋之比較，以及經過 shading 後所產生的風格化結果，從表 格可以很清楚的比較出相似度，在此章節之後的許多複雜型雲紋圖樣皆會以此為 基礎，透過結構組合的方式產生更為多元化的立體雲紋結果。
表 6 朵雲紋結果分析與比較
編號 平面雲紋圖樣 系統生成立體雲紋 系統 shading 結果 C1-A
C1-B
C2
C3
C4
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另外從朵雲紋 C1-A 再作進一步的分析，藉由 L-system 語法參數的調控可以很清 楚的由表 7 看出從不同的旋轉角度以及指定進行疊代的參數之不同組合，我們 可以變化出許多不同的樣貌的立體雲紋結果，使用者也可以根據自行的喜好做選 擇。
表 7 以不同遞迴次數與旋轉角度之組合生成之雲紋末端綣曲組合變化 遞迴次數( C1end(x) )
x = 8 x = 10 x = 12
角 度 變 化
-(25)/(3)
-(30)/(5)
-(35)/(9)
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ratate(10°) ratate(12°) ratate(14°)
另外如表 9 則是 C2 的變化擴充，大幅增加 STEPS 生成疊代次數的數值，使之
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雲尾結果：
如圖 5.1 所示，皆為朵雲紋 C1-A 搭配不同雲尾參數所產生之結果，(a)為 multi-tail(1)搭配 tail(1)所生成之結果，為最基本型之雲尾；(b)其差別在於雲尾飄 逸之長度的設定較長；(c)則是 multi-tail(5)尾部-分離的雲尾結果；(d)為 multi-tail(6) 尾部-密合的雲尾結果，從這個些結果比較即可看出雲尾參數的取決也影響了立 體雲紋所呈現出的不同風貌。
圖 5.1 朵雲紋 C1-A 搭配不同雲尾結果呈現 (a)單一雲尾- tail(1) (b)單一雲尾- tail(2) (c)多條「尾部-分離」雲尾 (d)多條「尾部-密合」雲尾
圖 5.2 (a)朵雲紋 C4 搭配尾部-分離之雲尾結果 (b) 經過風格化 shading 之結果
「尾部-分離」的另一個例子，朵雲紋 C4 搭配 multi-tail(3)之分離雲尾組合如圖 5.2(a)，而圖 5.2(b)則是經過風格化 shading 之結果呈現，利用較大朵的雲紋，以 及圖 5.3(a)則是朵雲紋 C1-A 搭配 multi-tail(2)之密合雲尾與 C3 之組合，(b)為利
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成，表中可以分為兩大部分，平面結構在此以 SYM2、SYM3、SYM4 作不同參 數產生出之立體雲紋比較，以 SYM4 對稱 90 度為例，兩張截然不同的立體雲紋‧ 國
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組合式雲紋結果：
圖 5.4 以疊代式的 L-system 語法組合出不同類型的立體雲紋結果
參考圖 5.4 為根據上一章節當中圖 4.23 平面雲紋的分類搭配疊代 L-system 之語 法規則的方法所生成之結果，從圖中由上往下來看：單一朵的 C1-A 朵雲紋、以 SYM4 所產生的對稱式團聚雲紋、以 SYM3 及 SYM4 搭配雲尾所共同組合而成 的單朵複雜型雲紋、至利用雙層 SYM4 結構不同位移量所生成之組合式雲紋，
利用此方法則可以將原本簡單至複雜之雲紋圖樣，透過 L-system 規則疊代生成 的方式簡易的將立體雲紋建構出來。
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5.3 動態雲紋
圖 5.5 以平面結構 SYM2 逐步生成的動態截圖結果
在這一小節當中主要將逐步生長的動態雲紋之變化在不同 frame 下所擷取之結果 圖整理出來，以更清楚的方式呈現出動態的立體雲紋生長過程，從圖 5.5 的例子 來看，以簡單的 SYM2 對稱 90 度結構搭配 C1-A 與飄逸雲尾的組合繪製而成，
從其 frame 的逐步變化可以看出雲尾的生長可以使得立體雲紋更有飄逸感。圖 5.6 的例子以平面結構為基礎 SYM1 與 SYM4 之組合，並且加上風格化後所產生另 一種不同風格的動態效果。圖 5.7 的例子則是以立體結構 SYM1 與 SYM1 之結構 的組合，也因為其立體結構的變化較無法在論文當中清楚呈現，故提供了在不同 視角所擷取的圖檔以供參考，可將系統逐步結果與風格化後之變化做比較，在較 複雜的組合式雲紋中利用 shading 的色彩調整可以變化出許多不同風貌的結果呈 現。
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圖 5.6 SYM1-C4 與 SYM4-C1-A 平面結構之組合式雲紋 系統逐步生成與風格化 shading 動態截圖結果
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圖 5.7 SYM8-C1-A 與 SYM4-C4 立體結構之組合式雲紋動態截圖結果
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以 FPS(Average FPS)及動態生成總時間(Total time)做比較。根據表 12 可得知立體雲紋在做動態生成時，其中若單純生成朵雲紋(Cloud)、
朵雲紋搭配雲尾(C1-A with tail)，整體的生成具連續且平順的動態呈現，平均 FPS 均在 12 以上，總生成時間表現也尚可。
(SYM3–C1-A no tail)
once twice 3 times
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而結構雲紋(SYM)之效能也因不同結構本身之複雜程度而不同，在此舉的例子為 SYM2、SYM4、SYM8，相對簡單的 SYM2 動態連續程度較佳；疊代式結構雲 紋(Cloud1)則是明顯隨著疊代次數越高而影響了動態呈現品質，疊代三次以上就 會產生不連續感；組合式結構雲紋(Cloud2)的動態結果則是明顯的隨著疊代次數 越高，其不連續感越為明顯，建議使用者結構組合各一次為本系統可呈現出較佳 的組合式結構式雲紋連續動態結果。
5.5 系統限制
由於開發環境目前為使用 L-studio 為平台，故在規則的撰寫上將研究的重心 放在 L-system 規則的定義與撰寫，而我們用於模擬立體雲紋的方式也是利用 L-studio 平台所提供之既有的語法定義規則去撰寫雲紋生成規則，例如在模擬立 體雲紋的幾何物體在這裡我們所採用的為“球體”，而是否有其他更多元的幾何 物體更適合於模擬立體的東方風格雲紋圖樣，這個問題也是一個有趣且值得嘗試 的比較與討論。另外一點則在於雲紋風格化的處理，在一開始生成立體的雲紋結 果時所採用的著色方式是使用 materials 以觀察出立體感，而若要生成出具有 shading 效果的風格化結果，其上色方式則就要改為 color map 定義 shading 的色 彩集，從前面小節的結果可以看出其成效，shading 之方式仍然有改進的空間，
在未來可以將之與 OpenGL Shader 作結合，似乎可以產生出更符合於東方風格立 體雲紋的風格化結果。
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第六章 結論與未來工作
6.1 結論
在本篇論文當中，針對所參考到的平面雲紋圖樣做整理與分析，觀察到雲 紋其中也按照其某種規則與結構性的排列與組合，於是藉由所參考之平面雲紋圖 樣定義出許多東方風格雲紋圖樣之分類，接著再將複雜的雲紋圖樣做切割，以 L-system 語法為基礎，將構成雲紋圖樣之基本單位，如朵雲紋與雲尾建構出來，
接著再以重複疊代的方式將不同類型的雲朵做結合，使得複雜多變的雲紋可以藉 著本系統提出的東方風格立體雲紋之 L-system 的語法規則串聯起來，而本論文 提出了許多將東方風格立體雲紋做生成的許多參數與規則，整合出一套屬於立體 雲紋生長的語法規則，藉由這套規則，可將原先平面的雲紋轉換為三維空間當中 逐步成長的結構化東方風格立體雲紋，從原先看似複雜的雲紋圖樣當中，藉由我 們所分析出的資訊，加入時間軸的概念，並且調整其動態生長的參數設定，將原 本靜態的雲紋轉換成為動態的模擬，再搭配雲紋風格化後的處理，呈現出更多元 的東方風格立體雲紋結果。
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6.2 未來工作
由於東方風格的雲紋圖樣資料非常眾多，目前所提出之語法在實作上可能無 法讓使用者完全地滿意所相對應符合的立體雲紋圖樣，在往後還會再嘗試更多不 同的參數以接近符合於與傳統東方風格雲紋的結構比例，並再整合進 L-system 的語法當中可以更加擴充延伸至各式不同的組合式雲紋生成，對於雲紋結構的組 合搭配，也可以再進一步地分析出哪些結構的搭配組合較符合於傳統東方風格雲 紋。
由於目前的實作環境是以 L-studio 為基礎，對於動態的呈現以及風格化的處 理實作上無法加以擴充，可以此語法結構為基礎，在 OpenGL 的環境下作進一步 的研究與開發，使得針對風格化的處理更為彈性，以模擬建構出最貼近於東方風 格的立體雲紋圖樣。
另外一點，對於許多藝術家而言，設計新圖騰往往仍然需要以他們本身的手
另外一點，對於許多藝術家而言，設計新圖騰往往仍然需要以他們本身的手