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研究生: 簡嘉齡
論文名稱: 語言式圖形表示法之研究
Research on Language-Based Graphic Representations
指導教授: 葉耀明
Yeh, Yao-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 資訊教育研究所
Graduate Institute of Information and Computer Education
畢業學年度: 87
語文別: 中文
論文頁數: 83
中文關鍵詞: 語言式圖形表示法L-system樹木生長模式結構性語法圖形的儲存與傳遞
英文關鍵詞: Language-based graphic representations, L-system, Tree branching model, Structual syntax, Graphic storing and transmitting
論文種類: 學術論文
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  • 許多電腦圖形系統在繪製有規律特性的自然影像時,例如樹木、雲朵、山脈、海洋等,採用烏龜式圖形系統(turtle graphics system)及Lindenmayer系統(常稱為L-system)的理論,使用單純、含有圖形意義的符號及具規律性質的規則,來衍生出逼真且複雜的圖形。近年來,此相關研究又在L-system上加入複雜的運算與參數來創造更逼真的虛擬物件。
    為了減少網路在傳遞、儲存此類圖形時的負擔,在本論文中,提出一種圖形語言來製作、儲存、傳輸虛擬植物的圖形。此圖形語言以L-system的理論為核心,並具有字元表示(character-based representation)、壓縮資料(compressed data)、保存圖形含意(maintain graphic meaning)等特性。本研究捨棄過去相關研究在L-system內添加複雜計算及參數的方式,而使用簡單的圖形符號(symbol)、語法為基礎,呈現出植物相互干擾的生長模式,進而可以預估整株虛擬植物的長相。
    在本研究中,我們提出一種結構性語法,可以讓使用者自由設定圖形範圍,以簡單的樹枝分枝模型,和枝葉相互空間競爭模型,來繪製出整株植物。整個系統以文字檔作為圖形檔案傳遞媒介,如此可縮小圖檔空間有利於圖形儲存與在網際網路(Internet)上的傳遞。

    When computer graphic systems draw the natural phenomena with regular properties, like plants, cloud, mountain, sea images, they adopt the theory of turtle graphics system and L-system. These systems use regular rules and simple syntax with graphic meaning to developed realistic and complicate pictures. Recently, related researches add many complicate operations and parameters to create realistic virtual objects.
    In order to reduce the traffic load in internet and save the overhead in transmitting and storing these pictures. In this thesis, we propose a set of graphic language to creating, saving, and transmitting the pictures of virtual plants. In this graphic language, the theory of L-system is used in its kernel. It possesses many merits such as character-based representation, compressed data, maintained graphic meaning. Our research uses simple graphic symbols and syntax in stead of the complicate operations and parameters in other systems. The branches interaction growing model of the plants is applied in our system, which can predict the looks of the virtual plants.
    In this thesis, we bring up a kind of structual syntax, which let the user to set the shape of the picture. The user can draw the whole plant from the tree branching model in the system. Our system can transmit the graphics file in text mode, so that the size of the file is reduced which can contribute to lessen the overhead of transmitting and storing the picture over internet.

    第一章 緒論 1 第一節 研究背景 1 第二節 研究目的 5 第三節 研究重要性 5 第四節 國內外相關之研究情形 7 第二章 文獻探討 8 第一節 圖形壓縮策略 8 2.1.1 GIF圖形壓縮格式 9 2.1.2 JPEG圖形壓縮格式 9 第二節 語言模型 10 第三節 L-SYSTEM 13 2.3.1 2D平面研究 13 2.3.2 3D空間研究 14 第四節 L-SYSTEM上虛擬植物的模擬 16 第三章 圖形語法 18 第一節 圖形語言的意義 18 第二節 語法符號及特性 20 3.2.1 繪圖性元件 21 3.2.2 結構性元件 22 第三節 分枝語法 24 第四節 圖形語言化分析 29 第四章 分枝生長模型 35 第一節 生長順序 35 4.1.1 廣度優先生長(breadth first grow)策略36 4.1.2 深度優先生長(depth first grow)策略 37 第二節 分枝種類 39 第三節 特殊圖形繪製 41 4.3.1 圖形外形的設定 42 4.3.2 分枝規則的制訂 42 4.3.3 分枝規則的順序 43 第五章 圖形系統 46 第一節 系統環境與需求分析 46 第二節 系統程式架構 48 第三節 系統介面 51 第六章 潛在發展 55 第一節 圖形語言的優勢 55 第二節 花邊圖形 58 第三節 樹木之基因化 60 第七章 結論與未來研究方向 61 第一節 結論 61 第二節 未來研究方向 62 7.2.1 2D圖形推廣至3D圖形 63 7.2.2 XML的應用 64 7.2.3 圖形結構化語法的壓縮 66 7.2.4 網路傳輸的遺失 67 參考文獻 68

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