木本植物的生長模擬--盆栽樹形的設計

Abstract

近年來，在植物方面的影像合成(image synthesis) 之研究中，有些成果給人非常深 刻的印象，在已發表的研究方法中，有的利用物體本身的不規則性(irregularity)及 模糊性 (fuzziness)，用分維 (fractal)或微粒系統 (particle system)來設計植物 的生長模式 (growth model)； 有的則使用形態學 (morphology) 來設計植物的分枝 型式 (branching pattern)。在本論文中，我們將嘗試另一種的模擬方法。 除了希望將樹木很逼真的繪出外，還希望可以交談式地改變樹枝或樹幹的數目，彎曲 情形及長度。這是本文的二個目標，為了達到第一個目的，我們利用芽 (bud)的生長 觀念來設計一個能模擬樹木的成長過程的生長模式；同時，也將說明如何描繪樹幹 ( 枝)， 葉子，以及樹皮，在盆栽的製作過程中，要決定幹的模樣和枝的發展時，必須 對太長及不必要的枝椏加以剪定整枝；同時，必須依賴鐵絲的纏紮來整姿。因此，我 們加入了插枝 (add)，剪栽(cut) 及彎曲(bend)等的功能，來完成我們的第二個目標 。 本論文將生長模式及上述的各種功能結合成一個系統, 此系統我們稱為“盆栽樹形設 計系統”。本系統有下列特點： (一)容易操作，使用者不必具備太多有關植物學(botany)專門知識。 (二)種類豐富，只要改變幾個參數 (parameter)，即可使用同一個系統產生各種形式 的樹木。 (三)顯示速度快，能立刻看到所設計的造型。 由于本系統並不是針對某一種類的樹木來設計的，所以使用者若要用本系統來設計盆 栽樹形時，要特別注意須跟各類樹木的自然姿態相配合，避免做出違反自然的奇形作 品。使用本設計系統來設計理想的樹形構圖，將可節省相當可觀的人力，物力及財力 。