電子油畫

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更新時間: 2013-12-06

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電子油畫製作系統由圖像掃描儀,高性能微機,圖像處理軟體,34路步進電機控制介面,作畫控制軟體,步進電機及驅動電源,畫筆,平台機構裝置等組成。

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1 電子油畫 -概述

  眾所周知,油畫歷來是手工繪製的高雅藝術品。隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高,油畫廣告製作需求量大增,個人肖像油畫及仿製名畫裝飾居室的需求也日益增多。能否在計算機控制下,機械化地製作油畫呢?答案是肯定的。於是電子油畫技術應運而生了。其原理是:將計算機彩色圖像技術與印表機和繪圖儀的特色結合起來,用多支彩色油畫筆,在張緊畫布的平台上打點,同時平台沿X、Y方向有規律地移動,從而作出油畫。該技術融計算機圖像處理技術、自動控制技術和機械電子技術於一體,是一種更實用的高新技術。

2 電子油畫 -系統組成‍

  電子油畫製作系統由圖像掃描儀,高性能微機,圖像處理軟體,34路步進電機控制介面,作畫控制軟體,步進電機及驅動電源,畫筆,平台機構裝置等組成。

工作過程

  (1)將待作油畫的原圖稿經掃描儀掃描後生成相應的圖形數據文件,在計算機中由圖像處理軟體進行圖像加工處理;

  (2)作畫控制軟體對處理后的圖形數據文件(GIF格式)進行分色分塊處理,生成若干可執行的數據點陣文件(.DAT);

  (3)應用軟體控制專用介面電路輸出頻率和脈衝數可控的電機驅動信號,並根據圖形文件控制平台電機、注色點擊和畫筆電機作同步協調的運動,從而完成繪畫。

  本系統採用Microtek公司的ScanMaker掃描儀,將圖搞信息掃描進來。掃描後生成的文件格式為Compuserve GIF格式。然後經過專用圖像處理軟體PhotoStyler進行圖像的加工創作,如畫面剪貼、合成、縮放、色彩曾強、濾色、潤色、校正及製造特殊效果等。雖然利用PhotoStyler提供的各種功能進行圖像加工處理是一項非常專業化的技能,然而一幅色彩艷麗的風景照片僅需幾十種顏色就可以逼真地重現出來。為了本系統作畫的需要,處理后的圖像被合併成64種顏色。一幅出自名家手筆的油畫用色也不超過此數,並能完全滿足職業鑒賞家的欣賞水平的要求。

  掃描錄入並經過加工后的圖形數據文件,還必須作進一步的處理才能成為可直接控制作畫的點陣文件。圖像處理及檢測控制作圖軟體的第一個功能就是讀入圖形數據文件,將其進行分色分塊處理,並計算出每支筆要畫的點數和顏料的注入量。應用軟體的第二個功能是控制2個平台電機、16個提筆電機、16個注色電機,按照程序選定的不同頻率和處理好的圖形點陣文件,算出畫筆打點位置進行注色作畫。應用軟體的第三個功能是實時檢測平台X、Y坐標的位置信號,確保作出的油畫不失真。

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3 電子油畫 -計算機控制介面電路‍‍

  系統共有三類步進電機共34個。一類是筆電機,控制油畫筆的升降;一類是注色電機,控制畫筆顏料的推進;一類是平台電機,控制平台X和Y2個方向上的運動。介面時鐘電路通過可編程方波發生器和驅動電路輸出3種頻率可變的脈衝串,分別驅動上述三類電機。每一個點擊根據自己的圖形點陣文件取不同的運動狀態,或提筆/下筆,或注色不注色,或靜止/轉動,由介面的34路定時和34路方向控制電路來實現。與此同時,位置感測器提供的位置信號由介面采進計算機進行實時位置檢測、參數計算、反饋校正,以保證精確定位。介面的地址解碼電路將微機的地址信號譯成對各功能部件的選擇信號,本系統介面硬體由2塊相同的插卡組成,每塊控制8支筆。

  系統的執行機構由畫筆、電機、平台組成。16支畫筆列成一排,通過齒輪和絲桿接受步進電機傳來的轉矩。平檯面積為1536mmX1152mm(1024X768點陣),步進電機的角步距為1.5°,經傳動機構減速后,平台由軟體控制在X方向和Y方向的準確行程為1.5mm的倍數。作畫時逐行掃描,直至最後一個點。

4 電子油畫 -系統應用軟體設計

  電子油畫計算機控制系統因其作畫工具、作畫對象、作畫環境的特殊,對系統硬體和軟體設計提出了較嚴格的要求。例如:油畫顏料靠活塞推進下行,注色時間滯后色不行,提前過多會造成顏於下筆動作著上不料堆積也不行;作畫時平台連續行進中進行的,平台速度太慢會延長作畫時間,太快了會出現畫點拖尾現象,這要求精確的計算和控制;一幅畫近80萬個像素點,無論是行間還是列間出現微小的偏差都會造成圖像扭曲失真;更不允許有累積誤差,必須有極為準確的定位;34個步進電機工作頻率太低會造成跳動甚至共振,頻率過高會產生失步甚至不能啟動,必須選擇最合適所用各型電機的動、靜態特性的工況參數;眾多的執行部件、傳動環節、控制電路、電纜連線,使系統的安裝調試與日常運行維護都變得十分複雜,必須設計出模塊化、接插式和互換性好的硬體以及方便實用的系統調試診斷軟體等等。

  本系統控制作畫應用軟體含有4個模塊:圖像數據文件處理模塊,控制作畫模塊,位置檢測模塊和調試診斷模塊。硬體電路設計時,充分考慮了元件的老化、篩選及可靠性,步進電機的功率、加速性能及最高不失步工作頻率,傳動機構的配合精度及逆差,檢測一控制的閉環結構等措施。從根本上確保了系統的穩定和精確。在應用軟體的設計中也體現了上述設計原則。為了準確定位,軟體對電機運轉步幅作了精確計算,準確控制發出的脈衝個數並進行實時位置檢測,保證了作圖的行/列對齊,最大偏差實測不超過0.1mm,且無累積誤差,重複性好;軟體還提供了雙向作畫功能和預測空列空行跳過功能,大大提高了實際作畫速度;整個應用軟體由C語言和彙編語言編寫。兼顧了界面、主程序、數據計算處理編程的方便和實時控制、檢測的速度要求;採用漢化下拉式菜單與多窗口技術,提供了友好的人機界面;採用了獨立的小漢字型檔方式可在任何西文操作系統下獨立運行;全部操作過程均以漢字提示,執行過程中清楚地顯示出各執行部件的工作頻率、步幅、方向、位置等工況參數,十分直觀,使用簡便。軟體還允許在使用中根據實際需要靈活修改有關參數,以適應各種特定條件的作畫需求,表現出高度的靈活性。

  電子油畫不僅在繪圖領域中獨樹一幟,也為計算機應用開拓了一個新的領域。它把計算機彩色圖像數字處理技術和油畫藝術有機地結合起來,可用於製作肖像油畫、廣告油畫和仿製名畫,其非凡的藝術效果和獨特的藝術感染力已取得各方面的認同。電子油畫除色彩鮮艷逼真、重現性、保真度好、富有立體感等特點外,一些特殊效果的體現已遠非手繪油畫所能比,特別是對於需要重複製作多幅油畫的效果尤佳。

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