計(jì)算機(jī)輔助古建筑動(dòng)畫自動(dòng)生成系統(tǒng)中斗栱生成的研究.pdf

1、中國(guó)古建筑藝術(shù)是中國(guó)傳統(tǒng)文化中的瑰寶，是全世界建筑藝術(shù)的重要組成部分，與歐洲建筑、伊斯蘭建筑并稱世界三大建筑體系。中國(guó)古建筑的影響范圍遍及半個(gè)亞洲和眾多少數(shù)民族地區(qū)，在世界建筑歷史中占有不可忽視的重要地位。在當(dāng)今社會(huì)，古建筑的影響大大減弱，古建筑現(xiàn)狀堪憂，古建筑技術(shù)的傳承面臨巨大挑戰(zhàn)。為了弘揚(yáng)民族文化，傳承我國(guó)古代優(yōu)秀的智慧結(jié)晶，向廣大人民群眾宣傳和講授古建筑技術(shù)知識(shí)十分必要。 全過程計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫自動(dòng)生成技術(shù)由中科院的陸汝鈐院

2、士提出，是人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電影藝術(shù)等學(xué)科前沿技術(shù)的綜合應(yīng)用。它形成了一套自頂向下、逐步求精的方法，以受限的中文自然語言為輸入，逐步處理，最終轉(zhuǎn)化為可以被動(dòng)畫軟件識(shí)別的動(dòng)畫腳本語言，繼而在動(dòng)畫軟件中渲染得到動(dòng)畫。 基于語義理解的古代建筑動(dòng)畫計(jì)算機(jī)輔助生成技術(shù)是一個(gè)嶄新的課題，將全過程計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫自動(dòng)生成技術(shù)應(yīng)用于中國(guó)古建筑領(lǐng)域，使三維動(dòng)畫藝術(shù)與人工智能技術(shù)完美結(jié)合。良好的視覺效果、快速便捷的生成過程以及用

3、戶的互動(dòng)參與能在很大程度上刺激廣大人民對(duì)于中國(guó)古建筑藝術(shù)的熱情，對(duì)大力宣傳我國(guó)古建文化藝術(shù)有著重大意義。目前在古建筑領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫制作方面的工作很多，但從描述建筑結(jié)構(gòu)的類自然語言開始，由計(jì)算機(jī)完成全過程動(dòng)畫創(chuàng)作的研究還沒有過。而動(dòng)畫自動(dòng)生成技術(shù)與古建筑領(lǐng)域相結(jié)合，充分發(fā)揮了快速、高效、智能、教育意義強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。本文介紹了在全過程計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫自動(dòng)生成技術(shù)路線背景下，古建筑動(dòng)畫自動(dòng)生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、組成結(jié)構(gòu)和中間語言的作用，闡

4、述了斗棋在古建筑中的地位與作用，提出了斗(木共)自動(dòng)生成過程的流程和基本組成結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單介紹了XML知識(shí)，說明了采用XML作為系統(tǒng)描述語言載體的原因和采用的Java-XML綁定方法--JAXB技術(shù)。 作為中國(guó)古建筑中具有重要地位的建筑構(gòu)造部分，斗(木共)是中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)架體系建筑中獨(dú)有的構(gòu)件。它甩于柱頂、額枋和屋檐或構(gòu)架之間，起傳遞梁的荷載、支撐屋檐重量、增加出檐深度以及增強(qiáng)裝飾性的作用。斗拱歷史悠久、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形制眾多，研究斗(木

5、共)有著重要的意義。 斗(木共)自動(dòng)生成是古建筑動(dòng)畫自動(dòng)生成系統(tǒng)中的重要組成模塊，擔(dān)負(fù)著生成整個(gè)建筑所需斗(木共)的重任。遵循全過程計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫自動(dòng)生成技術(shù)路線，斗拱自動(dòng)生成主要分為四個(gè)層次：語言理解、定性層實(shí)現(xiàn)、定量層實(shí)現(xiàn)和動(dòng)畫腳本實(shí)現(xiàn)，它根據(jù)用戶輸入的描述斗(木共)的中文類自然語言，借助知識(shí)庫(kù)和模型庫(kù)，逐步生成對(duì)斗棋結(jié)構(gòu)的定性描述、對(duì)斗(木共)部件的定量描述、以及底層動(dòng)畫腳本文件。將動(dòng)畫腳本引入動(dòng)畫軟件，經(jīng)過渲染，最終生成

6、滿足用戶需求的斗(木共)搭建展示動(dòng)畫，這對(duì)于展示斗(木共)的結(jié)構(gòu)、搭建過程、功能以及宣傳中國(guó)古建筑藝術(shù)都有著重大的意義。本課題提出了斗拱自動(dòng)生成的基本流程步驟和組成結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了斗拱的定性規(guī)范描述語言和定量規(guī)范描述語言格式。定性描述通過刻畫部件間的相互連接關(guān)系來反映整套斗(木共)的組成結(jié)構(gòu)，定量描述刻畫了每個(gè)部件的數(shù)值信息。設(shè)計(jì)了斗拱描述語言范式，將古建筑斗拱專業(yè)知識(shí)融入定性描述生成過程，著重討論了定量描述信息生成過程中部件模型庫(kù)的設(shè)計(jì)實(shí)