東方官式建築程序化生成系統｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	陳俊儒 Jun-Ru Chen
論文名稱：	東方官式建築程序化生成系統 Procedural Content Generation for Oriental Feature Buildings
指導教授：	戴文凱 Wen-Kai Tai
口試委員:	張鈞法 Chun-Fa Chang 姚智原 Chih-Yuan Yao
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 資訊工程系 Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年：	2020
畢業學年度：	108
語文別：	中文
論文頁數：	158
中文關鍵詞：	程序化內容生成、東方官式建築、中式特色建築、風格化建築、組合建築、城牆、城門、踏跺
外文關鍵詞：	Oriental Feature Building, Combined feature buildings, Rampart, City Gate, Steps
相關次數：	點閱：216 下載：3
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在遊戲與動畫領域中，採用東方風格的場景設計相當常見，且此類型題材的主角或玩家的背景故事及行動通常圍繞在含有各種官式建築的場景之中。因此，建構東方風格場景中各種官式建築模型所使用的方法就顯得相當重要。若以現有建模軟體或相關探討文章與工具製作，通常會因為生成效率較差、生成模型與場景風格不同，或是因為模型生成方法的相關限制等因素而無法順利生成或使用模型。想要尋找並學習各種建築模型的程序化生成工具也相當困難，各個工具的模型風格與資料格式也不盡相同。我們的目的是設計一套包含東方風格場景中各種官式建築模型的生成系統，並且透過程序化技術來生成模型，讓非專業人員也能快速製作遊戲或動畫場景中的建築。

我們研發了一個東方官式建築程序化生成系統，該系統包含風格化建築生成工具、組合特色建築編輯工具、城牆與城門生成工具、踏跺生成工具。風格化建築生成部分，我們透過建築骨架進行結構調整，讓使用者更快速、直覺的進行建築編輯，並且依此骨架將Import Model變形與位移，藉此替換建築部件模型，改變建築風格。組合特色建築部分，我們將多棟單體建築依照建築之間的關聯進行組合排序決策，並參照現實中的建築或美術繪製的建築結構，找到可以將兩棟建築分割的平面，藉此平面刪除組合後多餘的部分，美化模型、節省面數。城牆生成部分，我們透過曲線調整編輯城牆輪廓，並透過曲線的資訊進行城牆局部模型的變形。城門生成則透過Constructive solid geometry中的補集來產生對應形狀的門道；也透過Shape Model的複製與位移來改變門道數量、間距與高度。踏跺生成的部分，我們分析踏跺的組成元件，並依此進行元件生成與拼接，透過元件大小調整的方式達到參數化控制踏跺的效果。我們也將這些工具進行整合，確保每一個工具之間的資料及模型能夠互相傳遞使用。

我們的系統以程序化進行東方官式建築模型的生成與編輯，使用者不需要熟悉東方官式建築的結構以及建模技巧就能夠快速的建構出各種東方官式建築。並且已經能夠製作出大部分東方官式的風格化建築、組合建築、城牆、城門與踏跺。在實驗結果中，我們參照各種現實中的建築照片或美術繪製的建築圖片進行模型生成，來展示系統製作的相關模型成果。

Oriental feature buildings are ubiquitous in entertainment applications such as games and animations. Existing modeling software or related tools are not easy to generate models because of poor efficiency, different styles from the scene, or related limitations. Our goal is to develop a procedural content generation system which facilitates the modeling of various Oriental feature buildings with variant styles and combinations effectively and efficiently.

For the feature building generation, we use the building skeleton to adjust the building structure and deform the Import Model, thereby allowing users to edit building components intuitively. For the feature building combination, we propose a combination sorting decision according to the relationship between the buildings. Then we find the intersection plane that can delete the extra parts after the combination, so as to beautify the model and reduce the number of polygons. In the rampart generation part, we edit the rampart outline and deform rampart local model by curves, and for the city gate generation, we generate the corresponding shape of the doorway based on constructive solid geometry method. Finally, for the steps generation, we generate and splice components by analyzing the components of steps. We also integrate these tools to ensure that the data and models between each tool can be transferred to each other.

As experimental results show, Our system can procedurally generate and edit Oriental feature building models, combined feature buildings, rampart, city gates and steps. Users can quickly construct various Oriental feature buildings without having to be familiar with the structure and modeling skills of the building. Finally, we have compared the buildings in the real world or drawn by the artist with our generated corresponding models to show the effectiveness and efficiency.

論文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV
誌謝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V
目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI
圖目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XI
表目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII
緒論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 研究背景與動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 研究目標. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 研究方法概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4 研究貢獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
5 本論文之章節結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
文獻探討. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1 風格化建築生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 組合特色建築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 城牆與城門生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4 踏跺生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
研究方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1 風格化建築生成工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1 建築骨架結構調整. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2 建築部件模型替換與變形. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3 屋面與牆面形式調整. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 組合特色建築編輯工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1 輸入建築模型來源分析、模型規範與部件讀取. . . . . . . . 22
2.2 組合參數調整. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 組合排序決策. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 建築組合處理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3 城牆與城門生成工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1 曲線生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2 Mesh 生成與變形. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3 城門門道形狀處理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4 城門門道數量處理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.5 城門門道高度與間距處理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4 踏跺生成工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
實驗結果與分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
1 組合特色建築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
1.1 兩棟四角攢尖頂組合(角對應) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
1.2 三棟四角攢尖頂組合(角對應) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.3 兩棟硬山頂組合(相同大小) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.4 兩棟歇山頂組合(子建築附屬於主建築屋頂) . . . . . . . . . . 53
1.5 三棟歇山頂組合(相同大小) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.6 兩棟歇山頂兩樓組合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
1.7 六棟歇山頂、四棟硬山頂組合. . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
1.8 角樓組合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
1.9 兩棟四角攢尖頂組合(邊對應) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
1.10 兩棟六角攢尖頂組合(角對應) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
1.11 兩棟六角攢尖頂組合(邊對應) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
1.12 兩棟八角攢尖頂組合(角對應) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
1.13 兩棟八角攢尖頂組合(邊對應) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
1.14 兩棟廡殿頂組合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
1.15 兩棟歇山頂兩樓組合(子建築附屬於屋頂與屋身) . . . . . . . 75
2 城牆與城門生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.1 平地城牆1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.2 平地城牆2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.3 山地城牆. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
2.4 單門道方門. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
2.5 單門道拱門. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.6 三門道方門. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
2.7 三門道拱門. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2.8 五門道方門. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3 踏跺生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.1 一般踏跺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.2 垂帶踏跺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.3 垂帶踏跺(含扶手) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.4 如意踏跺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.5 帶御路式踏跺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.6 礓碴. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.7 三垂帶踏跺(相連) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.8 三垂帶踏跺(不相連) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4 風格化建築生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.1 風格化硬山頂建築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.2 風格化重檐廡殿頂. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.3 風格化兩樓歇山頂建築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.4 風格化廡殿頂建築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.5 風格化歇山頂涼亭. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.6 風格化硬山頂建築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.7 風格化盝頂建築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.8 三棟風格化硬山頂一棟風格化盝頂組合. . . . . . . . . . . . 115
4.9 三棟風格化硬山頂組合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.10 風格化組合建築1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.11 風格化組合建築2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.12 風格化組合建築3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.13 風格化組合建築4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.14 風格化組合建築5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.15 風格化組合建築6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.16 風格化組合建築7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4.17 風格化組合建築8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.18 風格化組合建築9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5 整合所有工具製作東方官式建築場景. . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.1 東方官式建築場景1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.2 東方官式建築場景2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.3 風格化東方官式建築場景1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.4 風格化東方官式建築場景2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
結論與未來研究方向. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
1 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2 未來研究方向與建議. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
附錄A：模型的設計規範及重要部件命名規則. . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
附錄B：專有名詞表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
                                

[1] Wikipedia, “古劍奇譚系列.” https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%A4%
E5%89%91%E5%A5%87%E8%B0%AD%E7%B3%BB%E5%88%97. [Online; accessed 20May2020].
[2] Wikipedia, “劍俠情緣系列.” https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%89%91%
E4%BE%A0%E6%83%85%E7%BC%98%E7%B3%BB%E5%88%97. [Online; accessed 20May2020].
[3] Wikipedia, “真·三國無雙系列.” https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9C%
9F%C2%B7%E4%B8%89%E5%9C%8B%E7%84%A1%E9%9B%99%E7%B3%BB%E5%88%97.
[Online; accessed 20May2020].
[4] Wikipedia, “劍靈blade soul.” https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%89%91%
E7%81%B5. [Online; accessed 20May2020].
[5] Wikipedia, “熱血江湖.” https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E8%
A1%80%E6%B1%9F%E6%B9%96. [Online; accessed 20May2020].
[6] Wikipedia, “全軍破敵：三國.” https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%
A8%E9%9D%A2%E6%88%98%E4%BA%89%EF%BC%9A%E4%B8%89%E5%9B%BD. [Online;
accessed 20May2020].
[7] S. T. Teoh, “Generalized Descriptions for the Procedural Modeling of Ancient East
Asian Buildings,” in Computational Aesthetics in Graphics, Visualization, and Imaging
(O. Deussen and P. Hall, eds.), The Eurographics Association, 2009.
[8] M. Estela, “Building generator.” https://www.sidefx.com/tutorials/
building-generator/. [Online; accessed 31March2020].
[9] A. Hertzmann, N. Oliver, B. Curless, and S. M. Seitz, “Curve analogies.,” Rendering
Techniques, vol. 2002, p. 13th, 2002.
[10] A. Hertzmann, C. E. Jacobs, N. Oliver, B. Curless, and D. H. Salesin, “Image analogies,”
in Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphics and interactive
techniques, pp. 327–340, 2001.
[11] K. Xu, H. Li, H. Zhang, D. CohenOr,
Y. Xiong, and Z.Q.
Cheng, “Stylecontent
separation by anisotropic part scales,” in ACM SIGGRAPH Asia 2010, pp. 1–10,
2010.
[12] J. Liu, “Componentdriven
pocedural modeling for ancient chinese architecture of
the qing dynasty,” International Journal of Architectural Heritage, vol. 12, no. 2,
pp. 280–307, 2018.
[13] S. Liang, 清式營造則例. 中國營造學社, 1934.
[14] C.Y.
Huang and W.K.
Tai, “Ting tools: Interactive and procedural modeling of
chinese ting,” Vis. Comput., vol. 29, pp. 1303–1318, Dec. 2013.
[15] V. Kreavoy, D. Julius, and A. Sheffer, “Model composition from interchangeable
components,” in 15th Pacific Conference on Computer Graphics and Applications
(PG’07), pp. 129–138, IEEE, 2007.
[16] S. Chaudhuri, E. Kalogerakis, L. Guibas, and V. Koltun, “Probabilistic reasoning for
assemblybased
3d modeling,” in ACM SIGGRAPH 2011, pp. 1–10, 2011.
[17] M. Bokeloh, M. Wand, and H.P.
Seidel, “A connection between partial symmetry
and inverse procedural modeling,” in ACM SIGGRAPH 2010, pp. 1–10, 2010.
[18] B. Dumas, “Splinemesh.” https://assetstore.unity.com/packages/tools/
modeling/splinemesh-104989. [Online; accessed 31March2020].
[19] sdmitch, “Stair maker.” http://sketchucation.com/forums/viewtopic.php?
p=350969. [Online; accessed 31March2020].
[20] S. A. Coons, “Surfaces for computeraided
design of space forms,” tech. rep., 1967.
[21] 田永复, 中國園林建築構造設計. 中國建築工業出版社, 2004.
[22] 梁思成, 清式營造則例及算例. 歐亞書局, 1964.

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