第二章 相關研究
2.3 NPR
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2.3 NPR
在電腦圖學當中，對於非相片寫實類物體之繪圖技術稱為 Non-Photorealistic Rendering(NPR) ，其中對於 3D 物體 Rendering 的研究更是不勝枚舉，例如 Hertzmann[7]提出在空間中求出物體的 Depth Map 與 Normal Map，利用這些資訊 則可簡單繪製出 NPR 效果之 Silhouettes 和 Outlines。另外，McGuire 將 billboards 之概念用於 Particle 的 Rendering，成功的將具有卡通風格的雲繪製出來[8]，本 篇也將會參考其研究技術，找出更具有風格化的東方風格雲紋繪製。除了上述的 研究之外，Selle 則是加上不同雲紋圖樣模板樣式的繪製[9]，使得在卡通風格之 雲或煙霧模擬變得更為多元化，利用此一概念，在繪製立體雲紋時可以利用不同 的 shading 風格，增加更為多變的風格。
圖 2.7 以不同基本幾何元素模擬之立體雲朵合體。[9]
圖 2.8 以不同平面圖樣所繪製模擬出之各式煙霧結果。[10]
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第三章 東方風格雲紋分析
3.1 雲的分析
在真實世界中的雲紋與傳統的東方風格雲紋，兩者實際上所呈現出的感覺截 然不同，如圖 3.1(a)所示，我們日常生活當中所看到的自然界雲紋，古代的人們 就是觀察這些自然界的紋路將之加入當時的文化背景與藝術風格勾勒出這些紋 路，常常在許多古文物、書畫、古蹟文物等等上面出現，而圖 3.1(b)是傳統的東 方風格雲紋圖樣，較傾向於將雲的形體利用線條勾勒出雲的流動感，在《中國歷 代雲紋紋飾藝術》中提及到雲紋在中國歷史的演變上可以充分的表現出當時代的 風俗民情與審美觀的演進，許多的雲紋裝飾藝術也可以從這些紋路當中得到啟 發。
圖 3.1 真實雲紋與東方風格雲紋圖樣比較 (a)自然界雲朵 (b)傳統東方風格雲紋 (c)以(b)之局部放大
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圖 3.2 各樣式的東方風格雲紋
觀察如圖 3.2 這些傳統雲紋圖樣，如果仔細觀察可以發現在這些不同圖樣當 中也存在著一些相同結構所組成，如圖 3.1(b)所示，從其結構面來看，雲紋圖樣 皆可分為「雲朵頂端」、「雲朵末端」、「雲尾」這些部分的結構組合[2][3]，藉由 雲頭的團聚及雲尾的走向而感覺出雲的型體以及雲的飄逸方向，在這樣的出發點 下，從許多電影動畫中可以到許多具有雲紋背景裝飾的片段，例如在迪士尼電腦 動畫「花木蘭」片頭的山水畫風動態雲紋以及夢工廠電腦動畫「功夫熊貓 2」開 場片頭的簡介片段也帶有相當多的剪紙風動態雲紋作為裝飾，如圖 3.3，這些動 態的裝飾雲紋在影片當中雖然未帶有劇情的成分，但往往在鋪陳許多的關鍵劇情 帶有若隱若現的驚喜感，想像一下，如果這些動態雲紋可以在三維空間以立體方 式隨著時間變化作生長與消散，所呈現出來的結果想必更為豐富與多元。簡單的 從原本的平面雲紋與立體雲紋的對應下，如圖 3.4，我們可以簡單做個比較，平 面雲紋的呈現較為單純，利用線條的方式表現出雲頭及雲尾，立體雲紋的表現方 式可藉由深度值的變化呈現出立體感，以及經過風格化後之處理其結果顯得更為 多元。另一方面，人的注意力往往對於會動的東西較為關注，立體雲紋如果可以 搭配系統「動態」且經由時間的變化而改變立體雲紋的呈現，會動態成長的東方 風格雲紋圖樣又是另一種特別的裝飾藝術。
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圖 3.3 夢工廠電腦動畫「功夫熊貓 2」開場片段截圖
圖 3.4 傳統平面雲紋圖樣與三維空間中的立體雲紋及風格化後之結果
思考到東方風格雲紋圖樣的設計方法，許多使用者或是藝術家們往往只能依 照所搜尋到的參考資料，以純手工的方式進行描繪或是設計其結構再使用繪圖軟 體繪製出二維平面的裝飾雲紋結果，如今我們想要創造出一套具有規則性的生長 結構，讓使用者在想要使用東方風格雲紋的圖樣時，可以藉由本研究所提出的方 法很簡單地生成出想要的雲紋圖樣，而在介紹本研究方法之前，我們必須針對所 謂的「東方風格雲紋」做個初步的分析。
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3.2 東方風格雲紋分析
詹毓君[2]將雲紋依照中國古歷史朝代的演變根據時間的變化上，很清楚地 呈現出雲紋在歷史上的演變，而其所研究的重點在對於「朵雲紋」的結構分析下，
可以將其想像成數個圓形所堆疊而成，另外陳奕愷[3]清楚地描述到針對如意雲 紋的 L-system 生長規則，如果我們仔細觀察這些參考雲紋圖樣，常常具有外部 結構不盡相同但內部結構卻具有自我相似的特性，而此特性就相當適合搭配 L-system 的語法進行生長。
表 1 雲紋圖樣整理表(擷取自[2])
分類時期 圖例 雲紋總類
隋唐時期 朵雲紋
宋元時期 團雲紋
明清時期 如意雲紋
朵雲紋
我們可以根據上一小節圖 3.1(b)，可以發現東方風格雲紋在每張不相同的雲 紋圖樣中都可簡單分成「雲朵」與「雲尾」這樣的結構，而在較為複雜一點的雲 紋圖樣當中，如圖 3.5 又可以進而分為「如意雲紋」、「朵雲紋」、「團雲紋」、「雲 尾」四大部分，為各個不同雲紋圖樣所組合而成之多重雲紋圖樣，而其中較為特 別的則是「團雲紋」的結構較類似於如意雲紋與朵雲紋的綜合體，簡單來說，雲 紋本身的重複性其實很高，所以我們可以利用此特性，在之後的主要生長方法中
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將一層一層的結構定義好，一開始像是朵雲紋雲頭的部分即藉由生成基本單元球 體利用重複遞迴疊代的方法推疊而成，可以參考圖 3.6 (a)、(b)，接下來則可以 藉由將原本基本的朵雲紋加以擴充，生長出較大朵的朵雲紋，之後多重雲紋圖樣 之結構則可以藉由這些不同的朵雲紋結果加入結構當中組合建構出來，結構的疊 代可以生長出較為複雜的雲紋圖樣，而結構本身也可以再加以組合疊代，藉由這 樣一層一層的建構方式可以逐步地建構出多變化的東方風格雲紋，實作方法就是 利用 L-system 語法串連起來生成出同時具有朵雲紋、如意雲紋、團雲紋及雲尾 的綜合體複雜東方風格雲紋，本論文的研究重點就在於將這些平面裝飾紋路擴展 成為在三維立體空間當中可以生長的動態雲紋。
圖 3.5 雲紋結構分析圖
(a) (b)
圖 3.6 以平面雲紋圖樣為基礎模擬其立體雲紋之示意圖 (a)如意雲紋(b)朵雲紋
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以上簡介了本研究針對 L-system 語法之遞迴生長規則，而從二維到三維空間 的呈現，將原本平面的雲紋想像成使用圓型所排列組合而成，要將之呈現為立體 的結果，可以試著想像一下將原本的圓將之利用球體取代，立體之東方風格雲紋 則可以很直覺地表現出來。原本之二維平面雲紋圖樣裝飾的應用較為普遍，而如 今藉由我們的方法則可將原本較為死板的裝飾紋路轉換為立體且藉由 L-system 的生長方式產生出多種變化的動態立體東方風格雲紋圖樣。
3.2.1 雲紋圖樣結構分類
圖 3.7 雲紋圖樣分類
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在本研究當中，我們蒐集了大量的雲紋圖樣為參考：平面雲紋 50 張，從這 些圖樣當中仔細分析出其種類結構，依照結構先做分類，平面雲紋可以分為五種：
單朵雲紋(Single cloud pattern)、單朵複雜雲紋(Single complex cloud pattern)、單 一雲朵重複雲紋(Single repeat cloud pattern)、雲紋桌布圖樣(Cloud wall paper)、組 合式雲紋(Mix Cloud pattern)，每一種類的圖樣皆有十張，所整理之結果如圖 3.7 所示，從不同類別的圖樣當中，就單朵雲紋來說，就可以很清楚的看出朵雲紋與 如意雲紋的單一結構，並可以選擇性地搭配雲尾；單朵複雜雲紋則較偏向將數個 朵雲紋與如意雲紋作組合；單一雲朵重複雲紋為以一朵雲紋為基礎，以不同角度 或方向排列而成；雲紋桌布圖樣則是另一種華麗的雲紋圖樣樣式；組合式雲紋圖 樣是將單朵與單朵複雜或是單朵重複再進一步地加以組合而成，在下一章研究方 法當中我們會針對單朵雲紋、單一雲朵重複雲紋、單朵複雜雲紋以及組合式雲紋 搭配 L-system 語法做更進一步的分析說明。雖然東方風格之雲紋看似很難找出 其規則與結構，但是從本研究中所分析的結構來看的話，可以發現雲紋也是從最 基本的小單位慢慢的疊加上去，如果我們可以找到其搭配組合之角度與位移量，
則可以有效地將雲紋組合起來。
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3.2.2 雲尾結構
傳統的東方風格雲紋，其中「雲尾」的結構組合常常是使得雲紋可以更為飄 逸與產生流動性的關鍵點，所以在許多的雲紋圖樣當中，我們可以發現雲尾的組 合也可以很多元且具變化性，從雲尾的末端也可以看出其感覺大不相同，如圖 3.8 所示[2]，(a)分離的雲尾末端與(b)密合的雲尾末端，由於平面的雲紋圖樣對於 雲尾的表現往往都是利用簡單的波浪線條來呈現，波浪可以表現出雲的飄逸感，
而線條的走向則是表現出飄逸的方向。
(a)分離 (b)密合 圖 3.8 雲尾末端(a)分離 (b)密合。[2]
以上簡單的介紹了雲尾末端的分類，而雲朵本身與雲尾的組合也可以很多元，如 圖 3.9，上方的彩色圖為雲紋的原始圖檔，下方為利用紅色方框標示出雲朵；藍 色方框標示為雲尾的模擬示意圖，由左至右可以看出圖 3.9(a)其雲朵與雲尾的走 向，雲朵與雲尾呈現出彼此垂直 90 度 T 字型的結構，這樣的結構可以使雲紋表 現出緩慢上升飄逸的感覺，而圖 3.9 (b)的雲朵與雲紋則是呈現相差少許的位移量 呈現出彼此平行的構圖，這樣子的雲紋結構比較相似於雲朵經過外力的影響，例 如風的吹動，而產生出緩慢的飄移感，最右邊圖 3.9 (c)，則是雲朵與雲朵之間利
以上簡單的介紹了雲尾末端的分類，而雲朵本身與雲尾的組合也可以很多元，如 圖 3.9，上方的彩色圖為雲紋的原始圖檔，下方為利用紅色方框標示出雲朵；藍 色方框標示為雲尾的模擬示意圖，由左至右可以看出圖 3.9(a)其雲朵與雲尾的走 向，雲朵與雲尾呈現出彼此垂直 90 度 T 字型的結構，這樣的結構可以使雲紋表 現出緩慢上升飄逸的感覺，而圖 3.9 (b)的雲朵與雲紋則是呈現相差少許的位移量 呈現出彼此平行的構圖，這樣子的雲紋結構比較相似於雲朵經過外力的影響，例 如風的吹動，而產生出緩慢的飄移感，最右邊圖 3.9 (c)，則是雲朵與雲朵之間利