C5.02.2Azimuth of the nib footprint设计研究

方位角决定笔尖形状的朝向

别名: 方位角 · azimuth · 笔尖朝向 · nib orientation

概念解释

方位角(azimuth)是笔轴在屏幕平面上的投影朝向:笔往屏幕的哪一侧躺。扁平笔尖、书法扁毫、矩形荧光笔的宽边必须跟着这个朝向转,侧锋才会对准。它和绕笔杆自转的 roll(笔身旋转)不是一回事:许多笔只报倾角和方位,不报笔杆是否在手指里拧过;扁头荧光笔如果不能感知 roll,宽边朝向就只由躺倒方向决定。

机制

数字化仪把笔轴投影到屏幕平面,得到一个 0–360° 的方向。笔刷把非圆形足迹(椭圆、矩形、斜切扁头)的长轴或宽边对齐到该方向。人改变握笔时,通常是手腕带动笔轴扫过平面,方位跟着变,宽边扫过的轨迹形成书法里的“面”。若足迹是圆的,方位再准也看不见。若引擎用运动切向代替方位——即“笔画往哪走,扁头就朝哪”——那是路径朝向,不是笔身朝向:人可以斜握着笔往另一个方向拉,两条方向应当分开。自转(roll)若缺失,使用者拧笔杆来换扁头角度不会生效,只能靠改变躺倒的那一侧来换面。协议里方位常和倾角打包:倾角接近零时投影退化,方位角在数学上变得任意,需要单独处理。

怎么研究

用固定扁头笔刷,让人在不改变倾角的前提下只转躺倒方向,画十字和扇形扫笔。对比笔上报方位与屏幕足迹长轴。再加一组“沿路径切向”对照,看扁头是否错误地跟着走笔方向转。

自变量:足迹形状(圆 / 椭圆 / 矩形)、方位来源(笔轴投影 vs 路径切向)、是否有 roll。 因变量:足迹长轴与真实躺倒方向的角误差、拧笔杆是否改变朝向、主观“扁头有没有跟着笔”。

高速摄影或笔身贴标记可以帮助把真实方位从运动方向里拆出来。

边界

圆头铅笔、圆珠类工具不需要方位;给它们接方位只会引入噪声。近垂直书写时方位不可用,应冻结上一有效朝向或退回圆足迹,而不是让扁头乱转。左手和右手的躺倒方向分布不同,用右手数据训出来的“默认朝向”会坑左手。不报方位的设备只能提供固定角度的扁头,适合印章,不适合随握笔转动的书法。

怎么落地

  • 扁头、排刷、书法笔把足迹宽边绑到笔轴方位,不要绑到笔画切向。
  • 圆形工具忽略方位,以免噪声让轮廓微微旋转。
  • 方位暂时无效时保持上一帧朝向,并在预览里画一条短线表示当前宽边。
  • 验证:笔尖几乎不动,只把笔往屏幕上下左右四个方向躺,扁头宽边应分别对准那四个方向;再沿一条斜线走笔但保持躺倒方向不变,宽边不应跟路径拧转。

延伸

  • 同组C5.02.1 倾斜角模拟侧锋笔触 · C5.02.3 倾斜数据在近垂直时不稳定
  • 相邻C5.01 压感 · C5.06 笔势与标记菜单
  • 站内检索pen azimuth · nib orientation · brush facing

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