基于多媒体技术的CG数字绘画色彩调控系统设计

何轩 高智勇

摘  要： 针对原有CG数字绘画色彩调控系统调控结果色差较大的问题，设计基于多媒体技术的CG数字绘画色彩调控系统。制定硬件设计框架进行硬件设计，采用电磁感应数位板进行数字绘画图像输入，选用双内存卡槽计算机进行图像显示与处理。为保证多媒体技术的正常运转，设定端媒体设备参数。完成系统硬件设计后，采用Photoshop色阶获取数字绘画色彩信息，将色彩信息还原。还原后的色彩信息代入色彩增强因子，完成数字绘画色彩调节，采用RGB色彩模式进行色彩控制程序编写。设计完成后设计对比实验，与原有系统相比，所设计系统图像与样本图像色差较小，更具有优越性。

关键词： CG数字绘画; 色彩调控; 系统设计; 多媒体技术; 图像处理; 色彩还原

中图分类号： TN911.73?34; TP391                文献标识码： A                     文章编号： 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

随着现代科技的不断提升，计算机绘画技术飞速发展，绘画艺术表达形式层出不穷，其中最有代表性的就是CG数字绘画，以其高效、便捷的特征逐步在设计师、建筑行业以及商业插画师之间推广，并广泛的应用于动画概念设计、绘本设计、服装设计等行业之中[1]。数字绘画与传统绘画相比，无论是绘画风格与创作理念上都有本质的区别，这种区别着重体现在绘画的色彩关系上。

基础色彩与数字绘画相辅相成，通过对色彩进行把控，使绘画艺术创作进入一个崭新的时代。在各类绘图软件的支撑下，不论是对绘画作品进行修改还是效果烘托都更有优势[2]。

由此可见，色彩在数字绘画中的地位。因而，在进行数字绘画系统开发时着重注意色彩调控。采用原有的CG数字绘画色彩调控系统进行绘画时，时常会造成色彩搭配不當的问题，影响色彩混合效果。基于数字绘画的载体多为计算机，为提升数字绘画色彩搭配效果，采用多媒体技术进行CG数字绘画色彩调控，构建基于多媒体技术的CG数字绘画色彩调控。

1  CG数字绘画色彩调控系统硬件设计

数字绘画在色彩上与传统绘画存在极大差异，但在色彩设计原理上与传统绘画色彩搭配相同[3]。为保证色彩搭配原理在CG数字绘画技术中应用的有效性，在进行硬件设计时，对硬件要求也具有相应的色彩控制功能。构建系统硬件设计框架，具体内容如图1所示。

通过硬件框架进行系统硬件设计，将色彩调控系统硬件共分为3部分：计算机、手绘板、多媒体设备。通过手绘板进行绘图，计算机完成图像的显示，通过多媒体设备实现多媒体计算应用，基于上述部分完成系统硬件搭建工作[4]。

采用高层次手绘板进行CG数字绘画的绘图过程，在色彩调控系统中，采用CTL100WL型号手绘板进行图像输入。将手绘板的接口设定为USB接口，采用电磁压感应进行感应控制，设定整体设备尺寸为26.4 cm×20 cm，属于中号手绘板，压感为4 096级压感，分辨率设定為4 000，提升绘画精度。图像读取速度为230，版面为4×6。配套数位笔长度为151 mm，质量约15 g，采用ABS材料。

基于色彩调控系统采用多媒体技术实现，在进行系统硬件设计时，对多媒体设备进行设备参数控制，具体内容如表1所示。

通过上述参数对多媒体设备进行设计，其与计算机、手绘板进行结合由此完成基于多媒体技术的CG数字绘画色彩调控系统硬件设计。

2  CG数字绘画色彩调控系统软件设计

对数字绘画进行色彩调控需要多种方式相结合进行软件设计，以保证设计结果具有适用性[5]。

2.1  获取CG数字绘画色彩信息

数字绘画依靠调色盘、调色环以及调色盒等工具面板进行调色[6]。首先对数字绘画进行色彩获取。图像色彩信息包括图像亮度与对比度、伽马值、高光、暗调及色调与饱和度。选用Photoshop软件中的色阶工具进行色彩信息获取，其将颜色信息显示为直方图，可以对绘画作品的暗调、中间调、高光进行描绘[7]。需对色域与饱和度信息进行获取，在Photoshop中，色彩信息对话框如图2所示。

读取后，存储图像色彩信息，信息表名详细标注，其中应包含图像的色调与饱和度以及相应的图像位置，并将图像色彩信息录入色彩调节模块。

2.2  完成CG数字绘画色彩调节

将获取的信息代入色彩调节算法，实现色彩调节[7]。色彩调节包含两部分：亮度处理与色域处理。本系统着重设计色域处理，色彩调节过程如图3所示。

色彩调节首先需对图像进行色彩恢复。在数字绘画软件中，图像主要由三原色组成[8]，三原色不同程度混合，产生丰富多彩的颜色;而绘画过程中，色彩的深浅程度由于压缩发生变化，造成颜色失真。采用色彩还原式（1）将图像色彩进行恢复。

[A1=AKBincBout]                  （1）

式中：[A1]为图像获取到的色彩值;[AK]为原始色彩值;[Bin]与[Bout]分别为图像进行处理前后的亮度数值;[c]为调节图像色彩饱和度参数。通过上述计算得出相应图像的不同位置的饱和度，同时对[c]值进行改进，增强图像色彩的自适应能力。

[c=e+flog10（F）]              （2）

设定[e]，[f]为常数，[F]为图像处理前后亮度比值。根据图像中的像素点，通过上述关系，可以进行自适应取值。图像中的每一像素点都有对应的[c]，通过调节系数[e]，[f]的取值，可以取得较好的图像色彩表现。由此完成图像色彩恢复。

对恢复后的图像进行色彩增强，设定色彩增强因子[9]为[G1]，图像的原始色彩值为[O]，图像的原始饱和度设为[P]，图像分辨率为[Q]，则色彩增强因子计算公式表示为：

[G1=OijPijQij3Qij] （3）

通过上述公式计算得出色彩增强因子，并应用其结合色彩恢复算法进行CG数字绘画色彩调节。此外，应注意原图像配色不随意更改。为保证对数字绘画色彩进行有效控制，采用C++代码进行编程控制。编写前，设定色彩模式，常见的色彩模式有CYMK模式[10]、RGB模式[11]及HSV模式[12]。基于数字绘图软件的多样性，选择RGB模式。其适用于所有的数字绘画模式，可以有效提升数字绘画色彩调控系统的可操作性。编程完成后，基于端媒体技术的CG数字绘画色彩调控系统整体设计完成。

3  实验论证分析

为验证本文系统的可行性，将其与原CG数字绘画色彩调控系统进行对比实验，检验其色差控制程度。

3.1  实验准备过程

为保证本次实验的有效性，以对比的方式进行实验构建。确保实验过程中不受到外界因素的影响，对实验器械进行设置，具体设定参数如表2所示。

在实验过程中不计计算机显示器色差，以提高实验精确程度。采用图像色差完成对比实验，对样本图像进行设定，如图4所示。

采用设定设备对此图像进行色彩调控，完成对比实验，并将结果通过图像进行显示。

3.2  实验结果分析

具体实现结果对比图如图5所示。

根据上述实验结果可以看出，原有系统色彩调控结果与实验样本色差较大，本文系统色彩调控结果与实验样本色差较小。原有系统在进行色彩调控的过程中，无法对图像的亮度与饱和度进行控制，易导致数字绘画过度曝光形成色差，而本文设计系统通过对图像色彩进行调节，使图像的颜色恢复到原始色彩，有利于对图像色彩的控制。由此可见，本文设计的基于多媒体技术的CG数字绘画色彩调控系统效果更佳。

4  结  语

对于数字绘画而言，色彩调控是十分重要的绘画技能，必须对其重视，只有这样才能更好驾驭数字绘画，并运用其创作出优秀的作品。本文通过多媒体技术进行CG数字绘画调控，可以有效提升色彩调控的精确度。多媒体技术具有集成性、数字化、实时化的特点，通过对这些特点的运用，结合CG数字绘画特征进行图像色彩控制。经验证，本文设计的基于多媒体技术的CG數字绘画色彩调控系统较原有系统更具优越性。

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