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绘画与遥感建模——读山水赋

已有 3474 次阅读 2014-1-15 15:54 |系统分类:科研笔记

李老师一直强调搞计算机建模也要考虑尺度效应。常说"远山无皴, 远水无波"。其实在计算机可视化方面,用的是非常多的了,主要是LOD技术。远处的景色,直接用一个纹理贴图就搞定了;走到近处才显示细节。由于和人眼视线相关,每次只需要加载可能看见的对象就可以了,因此效率很高。但是,在基于物理的计算机模拟方面,LOD技术是不够的。主要差异有:

1)视觉好看不等于物理量正确==>眼睛可能会欺骗你。

2LOD只有有限几个层次,是人为划分的尺度==>LOD划分标准是否是最关键的尺度临界点?

3)观察着背后的场景仍然会对看到的目标产生影响,不能因为看不到就不管了。

重新读一读画家是如何绘画的,是否可以再产生灵感呢?

荆浩(五代)在《山水赋》中写到:凡画山水,意在笔先。丈山尺树,寸马豆人。此其格也。

也就是说画出好山水,首先要有意境,风格要确定好。我看是尺度要定义好,山是重点要画的大,树要小一点,马和人次之。那么,在景观尺度上开展建模,是不是可以把最小尺度定义在人这个大小呢?大约1米左右?

继续。。。

“远人无目,远树无枝,远山无石,高与云齐;远水无波,隐隐似眉。此其式也。”

这一段话,就给出了距离对绘画的影响。实际上是远处的目标如何进行抽象简化。为什么要简化呢?绘画是在人的视角上看的,一般为透视投影。超过一定距离以后,人的肉眼无法识别了,可以视为一个点了。据说,人只能识别大于0.1mm的物体,那么距离为1公里的时候,能识别的目标大小为100米。把100米当作一个点是可行的。

在计算机模拟中,以任意一点为中心,做单位半球投影。距离近的物体在半球上的投影面积比例也大;距离远的就小。在辐射度模型,其实已经考虑到这个问题,那就是形状因子,远处目标的贡献随着距离平方衰减。

不过,如果不考虑尺度问题,远处的每个小对象和观察点的形状因子可能很小被忽略了,最后导致远处的贡献累计为0了。这个也许就是需要对远处对象进行尺度下降的原因。问题在于,远处的辐射出射度究竟是多少呢?我看是个迭代问题。如果真的迭代,计算量似乎又太大,不太值得。简单估计一个?可行,但是怎样估计呢?

 

“山腰云塞,石壁泉塞,楼台树塞,道路人塞。石分三面,路看两蹊,树看顶(宁页),水看岸基。此其法也。”

这一段介绍了方法,属于技巧了。山腰上不能空着,可以放上云,感觉就出来了。石壁上也不能空,放上泉水或者瀑布多好。楼台亭阁旁边还应该种点树,路上也得放上人。这是景物依存关系。后面是边界的重要性。对于我关注的树而言,树顶最重要。

 

“凡画山水,尖峭者峰,平夷者崖,有穴者岫,悬石者岩,形圆者峦,路通者川。两山夹路者壑,两山夹水者涧。水注者溪,泉通者谷。路下小土山者坡,极目而平者阪。若能辨乎此,则粗知山水之仿佛也。”

这一段是描述山水画的基本构成。这个似乎用数字高程模型就可以搞定了。

 

“观者先看气象,后辨清浊。定宾主之揖拱,列群岫之威仪。多则乱,少则慢,不多不少,要分远近。远山不得连近山,远水不得连近水。山要回抱,寺观可安。断岸坂堤,小桥宜置。有路处人行,无路处林木。岸绝处古渡,山绝处荒村,水阔处征帆,林密处店舍。悬崖古木,根露而藤缠;临流怪石,嵌空而水痕。”

这个就不细说了。主要看“远近”的描述。远山不得连近山,远水不得连近水。这个说明不同尺度上目标不要混在一起,要单独处理。

 

“凡做林木,远则疏平,近则森密。有叶者枝柔,无叶者枝硬。松皮如鳞,柏皮缠身。生于土者修长而茎直,生于石者拳曲而伶仃。古木节多而半死,寒林扶疏而萧森。

这一段告诉如何画树了。为什么远了,要稀疏平整呢?估计是均匀分布就够了。近处要浓密,应该是看到更多细节。

“凡画山水,须按四时:春景则雾锁烟笼,树林隐隐,远水拖蓝,山色堆青;夏景则林木蔽天,绿芜平阪,依云瀑布,行人羽扇,近水幽亭;秋景则水天一色,簌簌疏林,雁鸿秋水,芦岛沙汀;冬景则即地为雪,水浅沙平,冻云匝地,酒旗孤村,渔舟倚岸,樵者负薪。”

这一段对时空动态模拟提出了要求。还需要模拟云雾效果。属于高级部分了。

 

后面的就先不说了。受益的主要是前面的部分。




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