专利名称：自动化文字笔划与笔顺显示方法
技术领域：
本发明涉及一种文字笔划与笔顺显示方法，特别是一种自动化文字笔划与笔顺显示方法。
为了要使学童可以利用电脑的便利，学习繁杂的中文字书写方法，电脑辅助教学工作者莫不致力于中文文字教学程序的制作。然而，由于中文字的数量大，笔划种类复杂，以往的电脑辅助教学软件，大多采用预制动画的方式，来制作笔划的显示过程。这种方式虽然可以显示非常漂亮而正确的文字动态，但必须花费大量的人力投注于每个字的个别动画制作上，成本极高，而且由于是固定的动画，缺乏弹性与互动性，且必须使用大量储存空间，更难以在互联网络环境下使用，实用程度有限。
本发明的主要目的在于提供一种不需繁杂的动画制作过程及可节省数据储存空间的自动化文字笔划与笔顺显示方法。
本发明的另一目的在于提供一种可在互联网络上快速传输的自动化文字笔划与笔顺显示方法；利用本方法制作出来的动态笔划电子档案极小化，便于在互联网络上快速传输。
为达到上述目的，本发明采取如下技术措施本发明的自动化文字笔划与笔顺显示方法，是以贝氏曲线的封闭型等高线定义笔划形状的外框，以开放型的等高线定义笔划的走势方向，以分节式计算方法描绘笔划的范围与向量。
其中，产生一条与所要描绘笔划外框封闭曲线同步的开放曲线，其位置重叠在封闭曲线上，由开放曲线的第一个点开始，沿线依序以分节式计算并描绘所对映的封闭曲线范围与向量。
其中，以开放曲线的点和点之间平均分割成若干小分节，依线段的斜率，先画出一个起点与分节小点间的平行四边形或圆形，再算出其对映在封闭曲线内部应到达的区域，在该区域涂上前景色或阴影、渐层色、网点、材料色等，该封闭曲线其后的部分则涂为背景色或其他颜色，这样，再移至下一分节小点直至完成该字的所有笔划为止。
与现有技术相比，本发明具有如下效果本发明的方法可以应用包含传统式磁盘或光盘的电脑辅助教学程序，或是在通过互联网络传递的网页上使用。本发明研究并归纳出中文字笔顺和笔划的特性，并以向量的方式，规范出笔顺及笔划的基本数据，然后利用电脑快速计算的特长，自动算出所要显示文字的笔划过程，从而在电脑屏幕上显示正确的一笔一划，使学习者可清楚地看到整个笔划顺序与方向过程。并且利用向量特性，可以任意变更字体的大小、速度、颜色、宽窄，甚至可以使学习者利用电脑光标控制工具，如鼠标器或光笔，自己在电脑上练习。比起现有的电脑教学程序采用固定预制动画的显示方法，本发明除了可以使中文文字的学习更快、更有弹性、效率更高，并节省大量制作的人力与时间之外，本发明的电子档案空间大小，与显示一个字所需的传统动画档案比较，将只有传统动画档案的“千分之一”，甚至更小。
总之，本发明可简化动态笔划的制作过程；且制作完成后的电子档案空间非常小；并具有在网络上可快速传输并可以任意变换字体大小、显示速度、笔划颜色、线条宽窄的功能。
结合附图及实施例对本发明的方法特征详细说明如下
图1本发明实施中文字笔划及笔顺动态显示的工作流程图；图2本发明制作中文字笔划外型、走向的向量数据档案的方法流程图；图3本发明的中文字笔划与笔顺自动显示流程图；图4本发明中的开放式曲线与封闭式曲线的示意图；图5本发明的程序计算之后逐步填满的笔划区域的示意图。
本发明的具体说明如下
a.笔划外型、笔划走向与颜色属性的向量数据格式中文文字的每一个笔划的形状，都可以用一个“封闭贝氏曲线”加以定义，也就是先定义线上控制点，然后，利用线外控制点来控制连接点之间的线的弯曲程度及弯曲方向，这种技术已广泛地被用于电脑业，用来设计可任意缩放的向量字型或向量图形；本发明所用来定义笔划外框的向量数据，也就是这种多次贝氏曲线。
贝氏曲线可以成为封闭式，也就是曲线的起点和终点彼此连接，然后形成一块封闭区域，如果把这块区域涂上颜色，就成为一个平常所见带有色彩的单一笔划形状。
封闭曲线内部的“涂色”，不一定是单一颜色，另外可以包括阴影、渐层色、网点、材料图形等填涂方式。
贝氏曲线也可以成为开放式，也就是起点与终点之间不连接，这种贝氏曲线无法形成一块封闭区域，也无法作内部填涂，然而，我们可以利用这种开放式贝氏曲线，作为每个笔划显示的“方向向量”。
如图1所示，其为本发明的中文字笔划及笔顺动态显示工作流程图，包括如下步骤首先，(步骤11)制作每一个中文字动态笔划及笔顺的数据库；步骤12设计一个可以读取前一步骤中“动态笔划及笔顺数据库的程序”，该程序并可动态显示该字的笔划与笔顺在屏幕上；步骤13输入一个中文字后，前述程序即自数据库中取出该字的数据，并且动态显示该字的笔划与笔顺。
如图2所示，其为本发明中制作中文字笔划外型、走向的向量数据档案的方法流程图，包括如下步骤首先，进入步骤22由程序计算并定义出某一个中文字的外框封闭曲线及其控制点；步骤23以开放式曲线定义该中文字的每一个笔划的先后顺序及方向向量，产生与笔划数相同数目的开放曲线；
步骤24将每一个笔划的开放曲线重叠对映至描述该字外框的封闭曲线上，并将前述相对映的外框封闭曲线与每一个笔划的开放式曲线数据储存在存储装置中；以上步骤可重复进行。
电脑程序只要读入以上数据，就可以一笔一笔地计算及显示出每个笔划的显示图形，而且可以单独挑选其中某个笔划个别显示。
b.开放式同步外框描述笔划走向的方法本发明的基本设计之一，在于运用描述笔划外框同步的开放式曲线，定义该笔画的走向数据，如图4所示，开放式曲线的位置，刚好重叠在封闭曲线之上，由开放式曲线的第一个点开始，往下面的点，刚好成为手写笔划的方向，当外框有转折的地方，开放式曲线也可以立即转折，依照这个向量所算出的图形，可以很精确地描述笔划的方向与走势。
c.笔划走向的分节式计算方法有了笔划走向的数据之后，电脑程序可以依照该数据，计算笔划的动作。计算的方法是，把开放曲线的点和点之间平均分割成若干小“分节”，然后，按照该线段的斜率，在电脑存储器的缓冲区内，画出一个起点与该分节小点间的平行四边形或圆形，然后，在另一块缓冲区内，算出封闭曲线的内部区域以及封闭曲线内笔划应到达的分节点区域，并涂上前景颜色，该封闭曲线其后的部分则涂为背景色或其他颜色，这样，再移至下一分节点陆续完成，就成为显示中的笔划图形了。
如图3所示，其为本发明中的中文字笔划与笔顺自动显示的流程图，其包括如下步骤首先，进入步骤31使用者输入一个中文字；进入步骤32在储存数据内容的存储装置(如硬盘、光盘)中取出储存该字外框的封闭曲线数据及笔划、方向向量的开放式曲线的数据(等高线)；
步骤33由程序根据开放式曲线前进量计算出封闭曲线相对映的填涂范围，并同步地将填涂过程动态地显示在屏幕上；步骤34输入下一个中文字；以上步骤重复进行。
d.利用本发明在互联网络上快速传输及快速运算、显示的程序码本发明的特色之一，就是储存用的数据量非常小，由于所有显示的图形，都是显示时才被计算出来，并不需要如传统电脑动画一样，事先制作并且存成大型动画档案，因此，非常适合用在极度讲究传输速度的互联网络上。因为数据量少，才能达到快速传递的目的。由于本发明需要执行程序来计算笔划图形，要在网页上执行计算程序，必须借助软件程序技术才可以实现，因此，动态计算笔划方法，包含了在互联网络的网页上所使用的程序码技术。本发明的“自动化文字笔划与笔顺显示方法”的设计重点，在于灵活运用贝氏曲线向量数据的特性。贝氏曲线的组成结构是由多个“点”组成一条可以任意弯曲的线条，基本上，每一个贝氏曲线点在二维平面上，具有以下的数据内容x-贝氏曲线点的横轴座标y-贝氏曲线点的纵轴座标on-该控制点属于线上点(1)或是线外点(0)当两个线上点(on＝1)彼此相连时，两者之间的连接线段就是一条直线线段；相反，如果两个线上的点之间有一个线外点存在，则该点用来控制该线段的“曲率”，曲率的程度可以用数学上的贝式函数计算，如果，线外点距离原始的直线越远，则该线段被弯曲的程度越大。两个线上点之间的“线外控制点”可以不只一个，如果有两个控制点，该曲线被称为二次贝氏曲线，一般来说，常被用在向量字型上的曲线，如真实型(TrueType)或附录(Postscript)格式，多半都是二次曲线，本发明中使用的也多半是二次贝氏曲线。
多个贝氏曲线点的互相连接，从头到尾可以形成一个任意形状的弯曲线，这个弯曲线，通常被称做“等高线或周线”。
中文字的每一个笔划，无论属于何种字体，都可以被视为一个单独的封闭等高线，因此，笔划数目多少的字，就用多少个等高线来组成。每一个等高线都有一个“内部区域”，在内部区域上色，称为“填涂”方式，一般电脑上的字型显示多半只用单一颜色，也就是整个字只要用一种颜色属性来代表就行了，但是在本技术中，为了使学习者能够清楚地看见每个笔划的不同，有必要用不同颜色来区隔各个不同的笔划等高线，因此，我们必须对每个等高线都定义一个不同的属性。
有人发明了以采用跟封闭等高线互相重叠的开放式等高线来描述笔顺的方法，由设计师在一个已经成型的封闭等高线笔划上面，画出笔顺的途径，然后将这条笔顺路径线数位化，变成一个使用相同贝氏曲线来记录的开放式曲线，并将封闭式曲线数据和开放式数据存放在一起(如图2所示)。当电脑程序读入两种数据后，就可以沿著开放曲线，逐步计算出封闭曲线中该笔划目前的前进位置，然后，只填涂由笔划开始处到该前进位置的区域，其余区域仍然留空(如图5所示)。当我们随著时间的进展，每次更新笔划图形，看起来就会像是用毛笔逐步填满空白的笔划区域一样(如图2)。
电脑程序读入这些数据，并且按照正确的演算方式，先算出笔划外框图形，然后将笔顺各点之间分段，依序画出由起点至目前分段的图形，显示在电脑屏幕上，就显示本发明的笔划动态效果。这里所说的电脑程序，包括一般常见的视窗程序(EXE)、视窗函数库程序(DLL)、网页上可以使用的插入式程序(PLUG-INS)、爪哇语言程序(JAVA)、微软ActiveX程序等等，都包含在本技术的使用范畴之内。
如图4所示，其为本发明中的开放式曲线与封闭式曲线的示意图；按本发明的方法，将开放式曲线重叠在封闭式曲线上面，封闭式曲线定义了笔划的外框，开放式曲线定义了笔顺的方向，图中，以中文字“人”字为例，定义“人”字左边一撇及右边一捺的笔顺43方向的为开放式曲线42，且开放式曲线42重叠在定义笔划外框的封闭式曲线41上面。
如图5所示，其为本发明的程序计算后逐步填满的笔划区域的示意图；图中，以中文字“人”字为例，根据程序计算自“人”字左边一撇的上端开始至右边一捺逐步填满，完成该字的显示。
权利要求
1.一种自动化文字笔划与笔顺显示方法，其特征在于，以贝氏曲线封闭型等高线定义笔划形状的外框，以开放型的等高线定义笔划的走势方向，以分节式计算方法描绘笔划的范围与向量。
2.根据权利要求1所述的文字笔划与笔顺显示方法，其特征在于，产生一条与所要描绘笔划外框封闭曲线同步的开放曲线，其位置刚好重叠在封闭曲线上，由开放曲线的第一个点开始，沿线依序以分节式计算并描绘所对映的封闭曲线范围与向量。
3.根据权利要求1或2所述的文字笔划与笔顺显示方法，其特征在于，以开放曲线的点和点之间平均分割成若干小分节，依线段的斜率，先画出一个起点与该分节小点间的平行四边形或圆形，再算出其对映在封闭曲线内部应到达的区域，以该区域涂上前景色或阴影、渐层色、网点、材料色等，该封闭曲线其后的部分则涂为背景色或其他颜色，这样，再移至下一分节小点直至完成该字的所有笔划为止。
全文摘要
一种自动化文字笔划与笔顺显示方法,以贝氏曲线的封闭曲线定义笔划形状的外框,以开放曲线定义笔划的方向,以分节式计算方法描绘笔划的范围与向量;开放曲线的位置与封闭曲线重叠,由开放曲线的第一个点开始,沿线依序以分节式计算并描绘所对映的封闭曲线范围与向量;在封闭曲线内部区域,涂前景色,封闭曲线后的部分涂背景色,从起点开始再移至下一分节小点直至完成该字的所有笔划为止。本发明可简化动态笔划的制作过程,占用储存空间小。
文档编号G06T11/20GK1321954SQ0010828
公开日2001年11月14日 申请日期2000年4月30日 优先权日2000年4月30日
发明者李元泰 申请人:太易资讯股份有限公司