基于多媒體技術(shù)的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計

何軒 高智勇

摘? 要： 針對原有CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)調(diào)控結(jié)果色差較大的問題，設(shè)計基于多媒體技術(shù)的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)。制定硬件設(shè)計框架進行硬件設(shè)計，采用電磁感應數(shù)位板進行數(shù)字繪畫圖像輸入，選用雙內(nèi)存卡槽計算機進行圖像顯示與處理。為保證多媒體技術(shù)的正常運轉(zhuǎn)，設(shè)定端媒體設(shè)備參數(shù)。完成系統(tǒng)硬件設(shè)計后，采用Photoshop色階獲取數(shù)字繪畫色彩信息，將色彩信息還原。還原后的色彩信息代入色彩增強因子，完成數(shù)字繪畫色彩調(diào)節(jié)，采用RGB色彩模式進行色彩控制程序編寫。設(shè)計完成后設(shè)計對比實驗，與原有系統(tǒng)相比，所設(shè)計系統(tǒng)圖像與樣本圖像色差較小，更具有優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞： CG數(shù)字繪畫; 色彩調(diào)控; 系統(tǒng)設(shè)計; 多媒體技術(shù); 圖像處理; 色彩還原

中圖分類號： TN911.73?34; TP391? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）10?0166?04

Design of CG digital painting color regulation and control system based on

multimedia technology

HE Xuan1， GAO Zhiyong2

（1. Wuhan Technology and Business University， Wuhan 430056， China; 2. Wuhan University， Wuhan 430079， China）

Abstract： A CG digital painting color regulation and control system based on multimedia technology is designed to improve the color difference of the regulation and control results in the original CG digital painting color regulation and control system. The hardware design framework is established for the hardware design， the digital painting image input is performed by electromagnetic induction digital panel， and the image display and processing are carried out by means of the dual memory card slot computer. The parameters of end media equipment are set to ensure the normal operation of multimedia technology. After the completion of the hardware design of the system， the color information of digital painting is obtained by means of the Photo Shop color ramp， and then the color information is restored. The restored color information is brought into the color enhancement factor to complete the color adjustment of digital painting， and RGB color mode is used to compile the color control program. The contrast experiment is designed after completing the system design. The results show that， in comparison with the original system， the color difference between this designed system image and the sample image is smaller， which has more advantages.

Keywords： CG digital painting; color regulation and control; system design; multimedia technology; picture processing; color rendition

隨著現(xiàn)代科技的不斷提升，計算機繪畫技術(shù)飛速發(fā)展，繪畫藝術(shù)表達形式層出不窮，其中最有代表性的就是CG數(shù)字繪畫，以其高效、便捷的特征逐步在設(shè)計師、建筑行業(yè)以及商業(yè)插畫師之間推廣，并廣泛的應用于動畫概念設(shè)計、繪本設(shè)計、服裝設(shè)計等行業(yè)之中[1]。數(shù)字繪畫與傳統(tǒng)繪畫相比，無論是繪畫風格與創(chuàng)作理念上都有本質(zhì)的區(qū)別，這種區(qū)別著重體現(xiàn)在繪畫的色彩關(guān)系上。

基礎(chǔ)色彩與數(shù)字繪畫相輔相成，通過對色彩進行把控，使繪畫藝術(shù)創(chuàng)作進入一個嶄新的時代。在各類繪圖軟件的支撐下，不論是對繪畫作品進行修改還是效果烘托都更有優(yōu)勢[2]。

由此可見，色彩在數(shù)字繪畫中的地位。因而，在進行數(shù)字繪畫系統(tǒng)開發(fā)時著重注意色彩調(diào)控。采用原有的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)進行繪畫時，時常會造成色彩搭配不當?shù)膯栴}，影響色彩混合效果?；跀?shù)字繪畫的載體多為計算機，為提升數(shù)字繪畫色彩搭配效果，采用多媒體技術(shù)進行CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控，構(gòu)建基于多媒體技術(shù)的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控。

1? CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)硬件設(shè)計

數(shù)字繪畫在色彩上與傳統(tǒng)繪畫存在極大差異，但在色彩設(shè)計原理上與傳統(tǒng)繪畫色彩搭配相同[3]。為保證色彩搭配原理在CG數(shù)字繪畫技術(shù)中應用的有效性，在進行硬件設(shè)計時，對硬件要求也具有相應的色彩控制功能。構(gòu)建系統(tǒng)硬件設(shè)計框架，具體內(nèi)容如圖1所示。

通過硬件框架進行系統(tǒng)硬件設(shè)計，將色彩調(diào)控系統(tǒng)硬件共分為3部分：計算機、手繪板、多媒體設(shè)備。通過手繪板進行繪圖，計算機完成圖像的顯示，通過多媒體設(shè)備實現(xiàn)多媒體計算應用，基于上述部分完成系統(tǒng)硬件搭建工作[4]。

采用高層次手繪板進行CG數(shù)字繪畫的繪圖過程，在色彩調(diào)控系統(tǒng)中，采用CTL100WL型號手繪板進行圖像輸入。將手繪板的接口設(shè)定為USB接口，采用電磁壓感應進行感應控制，設(shè)定整體設(shè)備尺寸為26.4 cm×20 cm，屬于中號手繪板，壓感為4 096級壓感，分辨率設(shè)定為4 000，提升繪畫精度。圖像讀取速度為230，版面為4×6。配套數(shù)位筆長度為151 mm，質(zhì)量約15 g，采用ABS材料。

基于色彩調(diào)控系統(tǒng)采用多媒體技術(shù)實現(xiàn)，在進行系統(tǒng)硬件設(shè)計時，對多媒體設(shè)備進行設(shè)備參數(shù)控制，具體內(nèi)容如表1所示。

通過上述參數(shù)對多媒體設(shè)備進行設(shè)計，其與計算機、手繪板進行結(jié)合由此完成基于多媒體技術(shù)的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)硬件設(shè)計。

2? CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)軟件設(shè)計

對數(shù)字繪畫進行色彩調(diào)控需要多種方式相結(jié)合進行軟件設(shè)計，以保證設(shè)計結(jié)果具有適用性[5]。

2.1? 獲取CG數(shù)字繪畫色彩信息

數(shù)字繪畫依靠調(diào)色盤、調(diào)色環(huán)以及調(diào)色盒等工具面板進行調(diào)色[6]。首先對數(shù)字繪畫進行色彩獲取。圖像色彩信息包括圖像亮度與對比度、伽馬值、高光、暗調(diào)及色調(diào)與飽和度。選用Photoshop軟件中的色階工具進行色彩信息獲取，其將顏色信息顯示為直方圖，可以對繪畫作品的暗調(diào)、中間調(diào)、高光進行描繪[7]。需對色域與飽和度信息進行獲取，在Photoshop中，色彩信息對話框如圖2所示。

讀取后，存儲圖像色彩信息，信息表名詳細標注，其中應包含圖像的色調(diào)與飽和度以及相應的圖像位置，并將圖像色彩信息錄入色彩調(diào)節(jié)模塊。

2.2? 完成CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)節(jié)

將獲取的信息代入色彩調(diào)節(jié)算法，實現(xiàn)色彩調(diào)節(jié)[7]。色彩調(diào)節(jié)包含兩部分：亮度處理與色域處理。本系統(tǒng)著重設(shè)計色域處理，色彩調(diào)節(jié)過程如圖3所示。

色彩調(diào)節(jié)首先需對圖像進行色彩恢復。在數(shù)字繪畫軟件中，圖像主要由三原色組成[8]，三原色不同程度混合，產(chǎn)生豐富多彩的顏色;而繪畫過程中，色彩的深淺程度由于壓縮發(fā)生變化，造成顏色失真。采用色彩還原式（1）將圖像色彩進行恢復。

[A1=AKBincBout]? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：[A1]為圖像獲取到的色彩值;[AK]為原始色彩值;[Bin]與[Bout]分別為圖像進行處理前后的亮度數(shù)值;[c]為調(diào)節(jié)圖像色彩飽和度參數(shù)。通過上述計算得出相應圖像的不同位置的飽和度，同時對[c]值進行改進，增強圖像色彩的自適應能力。

[c=e+flog10（F）]? ? ? ? ? ? ? （2）

設(shè)定[e]，[f]為常數(shù)，[F]為圖像處理前后亮度比值。根據(jù)圖像中的像素點，通過上述關(guān)系，可以進行自適應取值。圖像中的每一像素點都有對應的[c]，通過調(diào)節(jié)系數(shù)[e]，[f]的取值，可以取得較好的圖像色彩表現(xiàn)。由此完成圖像色彩恢復。

對恢復后的圖像進行色彩增強，設(shè)定色彩增強因子[9]為[G1]，圖像的原始色彩值為[O]，圖像的原始飽和度設(shè)為[P]，圖像分辨率為[Q]，則色彩增強因子計算公式表示為：

[G1=OijPijQij3Qij] （3）

通過上述公式計算得出色彩增強因子，并應用其結(jié)合色彩恢復算法進行CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)節(jié)。此外，應注意原圖像配色不隨意更改。為保證對數(shù)字繪畫色彩進行有效控制，采用C++代碼進行編程控制。編寫前，設(shè)定色彩模式，常見的色彩模式有CYMK模式[10]、RGB模式[11]及HSV模式[12]?；跀?shù)字繪圖軟件的多樣性，選擇RGB模式。其適用于所有的數(shù)字繪畫模式，可以有效提升數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)的可操作性。編程完成后，基于端媒體技術(shù)的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)整體設(shè)計完成。

3? 實驗論證分析

為驗證本文系統(tǒng)的可行性，將其與原CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)進行對比實驗，檢驗其色差控制程度。

3.1? 實驗準備過程

為保證本次實驗的有效性，以對比的方式進行實驗構(gòu)建。確保實驗過程中不受到外界因素的影響，對實驗器械進行設(shè)置，具體設(shè)定參數(shù)如表2所示。

在實驗過程中不計計算機顯示器色差，以提高實驗精確程度。采用圖像色差完成對比實驗，對樣本圖像進行設(shè)定，如圖4所示。

采用設(shè)定設(shè)備對此圖像進行色彩調(diào)控，完成對比實驗，并將結(jié)果通過圖像進行顯示。

3.2? 實驗結(jié)果分析

具體實現(xiàn)結(jié)果對比圖如圖5所示。

根據(jù)上述實驗結(jié)果可以看出，原有系統(tǒng)色彩調(diào)控結(jié)果與實驗樣本色差較大，本文系統(tǒng)色彩調(diào)控結(jié)果與實驗樣本色差較小。原有系統(tǒng)在進行色彩調(diào)控的過程中，無法對圖像的亮度與飽和度進行控制，易導致數(shù)字繪畫過度曝光形成色差，而本文設(shè)計系統(tǒng)通過對圖像色彩進行調(diào)節(jié)，使圖像的顏色恢復到原始色彩，有利于對圖像色彩的控制。由此可見，本文設(shè)計的基于多媒體技術(shù)的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)效果更佳。

4? 結(jié)? 語

對于數(shù)字繪畫而言，色彩調(diào)控是十分重要的繪畫技能，必須對其重視，只有這樣才能更好駕馭數(shù)字繪畫，并運用其創(chuàng)作出優(yōu)秀的作品。本文通過多媒體技術(shù)進行CG數(shù)字繪畫調(diào)控，可以有效提升色彩調(diào)控的精確度。多媒體技術(shù)具有集成性、數(shù)字化、實時化的特點，通過對這些特點的運用，結(jié)合CG數(shù)字繪畫特征進行圖像色彩控制。經(jīng)驗證，本文設(shè)計的基于多媒體技術(shù)的CG數(shù)字繪畫色彩調(diào)控系統(tǒng)較原有系統(tǒng)更具優(yōu)越性。

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