一種數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作也是一個(gè)系統(tǒng)工程。和傳統(tǒng)通過一筆一劃開始的繪制方式有所不同。數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作方法以數(shù)字三維水墨山水畫作為主要研究對(duì)象，通過開發(fā)基于模塊化的山水元素繪制程序筆刷庫和數(shù)字水墨山水畫的局部或完整作品模板庫，作為水墨山水畫的繪制解決方案。此外，提出了傳統(tǒng)中國山水畫構(gòu)圖中的“散點(diǎn)透視”法則在數(shù)字三維空間中的解決方案一一斜投影視圖的應(yīng)用，滿足傳統(tǒng)山水畫在空間營構(gòu)中對(duì)“三遠(yuǎn)”法的要求。數(shù)字三維寫意水墨山水畫的創(chuàng)作方法的最終目標(biāo)是通過數(shù)字方式的創(chuàng)作，體現(xiàn)中國山水畫美學(xué)理論中的南派寫意山水畫的“意境”美，即山水畫大師黃賓虹先生所說的“渾厚華滋”。
[0003]數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作方法繼承和發(fā)展了傳統(tǒng)水墨畫藝術(shù)的審美理論和美學(xué)思想，對(duì)中國水墨畫的變革和發(fā)展有著積極的參考價(jià)值和推動(dòng)意義。在虛擬數(shù)字三維空間中，數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作運(yùn)用三維圖形技術(shù)強(qiáng)大的表現(xiàn)力來創(chuàng)建動(dòng)態(tài)、高度逼真的三維水墨寫意山水形象，展現(xiàn)了傳統(tǒng)二維水墨畫無法實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)三維水墨空間，沒有中國傳統(tǒng)山水畫專業(yè)知識(shí)的人士也能方便、快捷地進(jìn)行自由繪制、創(chuàng)作。數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作方法在電影藝術(shù)、卡通動(dòng)畫制作、非真實(shí)感全景巡游、三維虛擬游戲等數(shù)字藝術(shù)制作領(lǐng)域?qū)⒂袠O為廣泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作方法，本發(fā)明的目的在于對(duì)傳統(tǒng)山水畫進(jìn)行深入了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行山水畫效果的特征解析，解決數(shù)字水墨山水畫的三維創(chuàng)作難題。對(duì)傳統(tǒng)中國山水畫的空間營構(gòu)理論(空間透視問題)進(jìn)行了研究，解決在虛擬三維空間無法模擬傳統(tǒng)山水畫的“三遠(yuǎn)”法的問題。最后，解決把繪制內(nèi)容以模塊化的方式把形式、內(nèi)容、風(fēng)格統(tǒng)一起來，開發(fā)基于模塊化的山水元素繪制程序筆刷庫和數(shù)字水墨山水畫的局部或完整作品模板庫。通過數(shù)字方式的創(chuàng)作，體現(xiàn)中國山水畫美學(xué)理論中的南派寫意山水畫的“意境”美。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行:
[0006]步驟1:編制基于模塊化的三維繪制筆刷；
[0007]基于模塊化的三維繪制筆刷是基于AutoDesk公司的三維動(dòng)畫技術(shù)軟件Maya，通過編寫Mel語言格式的皴法、點(diǎn)法，以及山石、樹木元素程序筆刷，然后在數(shù)字虛擬三維空間進(jìn)行組合繪制；
[0008]步驟2:創(chuàng)建斜投影視圖空間；
[0009]應(yīng)用斜投影視圖滿足傳統(tǒng)山水畫在空間營構(gòu)中對(duì)“三遠(yuǎn)”法的要求。
[0010]步驟3:數(shù)字三維水墨山水畫創(chuàng)作流程:
[0011]I)規(guī)劃繪制條件，確定創(chuàng)作題材、內(nèi)容、構(gòu)圖、預(yù)期意境觀想；
[0012]2)三維繪制勾、皴、擦、染、點(diǎn)；
[0013]3)渲染，包括實(shí)時(shí)交互渲染和后期合成渲染；
[0014]4)落款，在畫面的空白處題上主題名稱或詩詞、創(chuàng)作時(shí)間、作者姓名，并蓋上印章，以模塊化筆刷插件的方式進(jìn)行三維繪制。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟I步驟如下:筆刷的通用控制參數(shù)設(shè)定;樹木生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定；山石生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定;水墨山石與樹木繪制的筆刷插件開發(fā)；
[0016]筆刷的通用控制參數(shù)設(shè)定步驟為:編寫Maya的Mel格式的繪制筆刷時(shí)，必須考慮在繪制過程中發(fā)生的各種可能性，如筆刷的繪制類型、筆刷寬度大小、繪制對(duì)象的初始大小、是否啟用光照顯示、是否采用紋理；
[0017]樹木生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定步驟為:樹木生成筆刷的控制參數(shù)可以分為樹干、樹枝、小枝、樹葉、花、芽6個(gè)樹器官模塊，每個(gè)模塊根據(jù)需要進(jìn)行顏色、形狀的大小、長短、疏密、扭曲度設(shè)定；
[0018]山石生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定步驟為:首先定義粒子筆劃“tubes”的啟用、繪制筆劃的長度和寬度，然后再設(shè)定粒子“Tubes”的軟度、密度、邊緣的淡入或淡出，并且根據(jù)水墨山石的皴法特征，選用合適的合成紋理；
[0019]水墨山石與樹木繪制的筆刷插件開發(fā)步驟為:Maya的Mel筆刷編程時(shí)，需要山石、樹木等各種程序控制參數(shù)，這些參數(shù)都包含在一個(gè)稱之為“PaintEffects”的筆刷容器里，尚未使用或暫時(shí)不需要使用的控制參數(shù)就用布爾值O進(jìn)行關(guān)閉，需要使用的才用布爾值I打開，通過打通各種潛在模塊，編寫出山水畫中的絕大多數(shù)繪制對(duì)象，根據(jù)水墨山水畫的各種山石、樹木的造型和渲染效果需要，把具備某種水墨效果特征的山石或樹木進(jìn)行單獨(dú)打包，形成一個(gè)個(gè)水墨畫筆刷插件，這些筆刷插件發(fā)布以后能在虛擬數(shù)字三維空間進(jìn)行自由繪制、創(chuàng)作，繪制時(shí)，這些筆刷可以根據(jù)創(chuàng)作者的需要進(jìn)行單獨(dú)使用或組合使用。
[0020]進(jìn)一步，所述步驟2步驟如下:
[°021 ] I)采用Maya平臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)斜投影攝像機(jī)視圖，選擇菜單條Create>Camera;
[0022]2)在 Create Camera Op t i on視窗的 Or thograph i c Views 部分中，打開Orthographic 選項(xiàng)；
[0023]3)單擊Create按鈕，于是正投影相機(jī)視圖產(chǎn)生，從視圖菜單中創(chuàng)建斜投影相機(jī)視圖:選擇Pane I s>0rthographic>New命令，把透視相機(jī)改變?yōu)檎幌鄼C(jī)，在其它視圖中，選擇剛才創(chuàng)建的正投影相機(jī)的視圖框，通過調(diào)整X軸的旋轉(zhuǎn)角度使投影相機(jī)的方向與投影平面斜交，根據(jù)實(shí)際需要，交角調(diào)整從5度到30度，再調(diào)整Y軸的旋轉(zhuǎn)角度，最終達(dá)到斜投影視圖的要求。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明數(shù)字三維水墨山水畫的創(chuàng)作方法的基本流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的各類水墨效果的山水畫構(gòu)成要素——山石、樹木、點(diǎn)、皴等元素的筆刷插件圖；
[0026]圖3是通過斜投影視圖成像的物體與透視圖成像的物體對(duì)照圖；
[0027]圖4是左上為斜投影相機(jī)視圖，中上、中下和右下為正投影視圖，右上為透視圖；
[0028]圖5為斜投影相機(jī)視圖(中上和右上)和透視圖(中下和右下)的渲染對(duì)比圖；
[0029]圖6是本發(fā)明數(shù)字三維水墨山水畫系列模板圖；
[0030]圖7是本發(fā)明的基于模板的參數(shù)化繪制圖，圖a為原始模板結(jié)果；圖b為改變紋理后的結(jié)果；圖c為改變粒子渲染隨機(jī)數(shù)和寬度后的結(jié)果；圖d為改變粒子的密度和硬度后的結(jié)果;圖e為另一種改變山、樹紋理類型和參數(shù)后的渲染。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]1、方法概述
[0034]如圖1所示，本發(fā)明主要分為四個(gè)基本步驟:(I)編制基于模塊化的三維繪制筆刷；
(2)創(chuàng)建斜投影視圖空間；(3)數(shù)字三維水墨山水畫創(chuàng)作流程。下面詳細(xì)說明每個(gè)步驟。
[0035](I)編制基于模塊化的三維繪制筆刷。編制基于模塊化的三維繪制筆刷基于AutoDesk公司的三維動(dòng)畫技術(shù)軟件Maya，通過編寫Mel語言(Maya Embed Language簡稱MeI)格式的皴法、點(diǎn)法，以及山石、樹木等元素程序筆刷，Maya中，基于MeI的筆刷模塊相當(dāng)于一個(gè)收藏全面的容器。我們在編寫筆刷時(shí)，所有參數(shù)和變量都可以儲(chǔ)存在這個(gè)容器中。然后在數(shù)字虛擬三維空間進(jìn)行組合繪制，所述步驟主要包括:筆刷的通用控制參數(shù)設(shè)定;樹木生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定；山石生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定;水墨山石與樹木繪制的筆刷插件開發(fā)。
[0036]首先，筆刷的通用控制參數(shù)設(shè)定。編寫Maya的Mel格式的繪制筆刷時(shí)，必須盡量地考慮在繪制過程中發(fā)生的各種可能性，如筆刷的繪制類型、筆刷寬度大小、繪制對(duì)象的初始大小、是否啟用光照顯示、是否采用紋理等等。以下為筆刷的關(guān)鍵程序控制參數(shù)示例:
[0037]brushPresetSetup()；
[0038]bPset〃globalScale〃3;//筆刷初始大小和繪制對(duì)象的全局控制
[0039]&?861:〃131'1181^7口6〃0;筆刷類型控制(默認(rèn)為繪制)
[0040]bPSet〃depth〃l;//深度渲染開關(guān)
[0041 ] bPset〃modifyDepth〃l;//更改深度清染控制
[0042]bPset〃modifyColor〃l;//更改顏色清染控制
[0043]bPset〃modifyAlpha〃l;//更改阿爾法遮罩通道清染控制
[0044]bPset〃brushWidth〃0.01;//筆刷的繪制寬度范圍控制
[0045]bPset〃gapSize〃0.09;//拓樸結(jié)構(gòu)或幾何網(wǎng)格顯示情況控制
[0046]其次，樹木生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定。樹木生成筆刷的控制參數(shù)可以分為樹干(tubes)、樹枝(branches)、小枝(twigs)、樹葉(leaves)、花(flowers)、芽(buds)等6個(gè)樹器官模塊。這些模塊可以根據(jù)需要調(diào)用。一般而言，除了花草生成，樹的生成最多用到葉為止，花、芽模塊很少采用。每個(gè)模塊又可以根據(jù)需要進(jìn)行顏色、形狀的大小或長短、疏密以及扭曲度等各種設(shè)定。以下為樹木生成筆刷的程序控制參數(shù):
[0047]bPset〃tubes〃l;//起用樹本生成(布爾值)
[0048]bPset〃tubeComplet1n〃l;//樹干生成的完成度(布爾值)
[0049]bPset〃branches〃l;//啟用樹枝(布爾值)
[0050]bPset〃twigs〃l;//啟用小枝(布爾值)
[0051 ]bPset〃leaves〃l;//啟用樹葉(布爾值)
[0052]bPsei/'flowers'O;//啟用花(布爾值)
[0053]bPset〃buds〃0;//啟用芽(布爾值)
[0054]bPset〃colorR〃0.8264399767 ； //顏色配置
[0055]bPset"colorG"0.8264399767；
[0056]bPset"colorB"0.8264399767；
[0057 ]bPse tName 〃 image Name 〃 〃 〃; //樹干圖片紋理定義(名字和路徑)
[0058]bPse tName 〃 leaf Image 〃〃〃；//樹葉圖片紋理定義(名字和路徑)
[0059]bPsetName〃f 10￥61'11]^86〃〃〃；//花瓣圖片紋理定義(名字和路徑)
[0060]其次，山石生成筆刷的控制參數(shù)設(shè)定。山石的生成筆刷主要解決數(shù)字山水畫中的山石造型和渲染問題。首先定義粒子筆劃“tubes”的啟用、繪制筆劃的長度和寬度，然后再設(shè)定粒子“Tubes”的軟度、密度、邊緣的淡入或淡出，并且需要根據(jù)水墨山石的皴法特征，選用合適的合成紋理。以下為山石生成筆刷的程序控制參數(shù):
[0061 ]bPset〃stampDensity〃0.8;//管狀粒子密度調(diào)整
[0062]bPset〃softness〃0.7;//管狀粒子清染的軟硬調(diào)整
[0063]bPset〃rootFade〃0.05 ； //管狀粒子根部邊緣淡出