非真实感（NPR）水墨画与水墨动画研究

摘 要：本文首先通过分析非真实感（NPR）的水墨画表现形式以及非真实感（NPR）的水墨画与水墨动画之间关系，指出非真实感（NPR）的水墨画是中国绘画特有的、最具中国画特点的绘画样式之一。非真实感（NPR）的中国水墨画与动画相结合，这有历史的偶然性但也有其必然性。然后谈到了非真实感（NPR）的中国传统水墨动画发展现状与研究意义。

关键词：非真实感（NPR）;水墨畫;水墨动画

中图分类号：J218 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 （2020） 17-0-02

一、引言

NPR是计算机图形学中的一类，即非真实感绘制（Non-Photorealistic Rendering），近年来随着图形处理器（GPU）的迅猛发展，特别是NPR技术的发展，在水墨画与水墨动画中应用非常广泛。形式不拘一格是中国水墨动画最突出的艺术特点之一，五千年灿烂悠久的中华文明，形成了丰厚的文化底蕴，在此沃土上培育造就的中国动画制作人才风格各异，产生了百花齐放的动画局面。1960年中国第一部非真实感（NPR）的《小蝌蚪找妈妈》水墨动画用白石老人的水墨名作《蛙声十里出山泉》画意创作，三年后取李可染的笔法创作《牧笛》（如图1所示），是非真实感（NPR）的水墨动画有山有水有云、有花有鸟有人，这使非真实感（NPR）中国水墨动画片在形式上产生了千姿百态、百花齐放的艺术局面，从而使中国水墨动画独树于世界动画之林。2009年，一部中央电视台《相信品牌的力量》广告宣传片全部采用水墨的表现形式，行云流水，在互联网上广泛传播，吸引了广大青少年的目光，年轻网友惊呼原来墨水可以这样玩，中国的传统文化居然这样深远悠长，而那些曾经熟悉二十世纪七八十年代水墨动画的观众，产生重温旧日时光的感觉。

图1《牧笛》

二、非真实感（NPR）水墨画艺术表现形式

非真实感（NPR）的中国水墨画肇始始于唐朝，水墨画（包括白描和焦墨画）、彩墨画（包括工笔彩绘和写意彩绘），都统称为“中国画”，也叫“国画”，是用毛笔蘸清水调和墨汁在宣纸上进行造型表现的一种绘画，也是中国传统绘画体系中的一种独特表现式样。宋、元、明、清时期中国水墨画高速发展并日渐成熟。非真实感（NPR）的水墨画是具有中国特色魅力艺术形式，在中国绘画史上占有重要的地位。

非真实感（NPR）的中国水墨画创作过程中运笔时毛笔笔触角用力而加宽，为了模拟此效果，提出了两个参数来模拟笔触，分别是每一步宽度和最大宽度，前者描述相邻笔触宽度变化，而后者表征用力过程中产生的最大宽度。运笔宽度可以通过以下公式计算：

其中i表示每次运笔控制点，ncp表示控制点数，add[i]表示每个控制点笔增量，width[i]表示控制点运笔宽度。

非真实感（NPR）的水墨画是中国绘画特有的、最具中国画特点的绘画样式之一。

三、非真实感（NPR）的发展

NPR的发展历经二维到三维发展过程，David Salesin与 Winkenbach于1994年首次提出非真实感（NPR）概念，首创了“笔触纹理”技术并进行了三维模型模拟成为二维图片效果的研究。2002年Chan通过三维对象重构的研究，结合视点与光照等信息模拟三维模型的水墨风格渲染技术的研究。

四、非真实感（NPR）轮廓线、内部着色研究

（一）非真实感（NPR）轮廓线

非真实感（NPR）轮廓线一般分为提取与渲染二个步骤，启发性轮廓线由Doug DeCarlo等（2003）首次提出概念，其轮廓线的公式定义为：

卞劲松（2004）直接运用公式提取轮廓线，一方面便于实现，另一方面设置合适的阈值，使视点矢量与法向量的点积小于一定的阈值，即可自动显示粗细轮廓，节省了纹理映射的时间。非真实感（NPR）轮廓线渲染一般使用纹理贴图来完成，然后是后期处理达到水墨风格效果。

本文采用三维软件直接进行轮廓线提取，在三维软件中选择衰减贴图，然后调整混合曲线，产生非真实感的轮廓线。

（二）非真实感（NPR）内部着色

非真实感（NPR）内部着色渲染技术起源于真实感的研究，开始主要是对西方卡通、素描与油画的模拟。非真实感（NPR）内部着色首先是模拟漫反射光照模型，漫反射照明模型的核心是根据兰伯特定律定律，反射光的强度与表面法线和光源方向之间的夹角余弦成正比，计算颜色值的部分公式为：

对漫射照明模型的颜色值进行分步处理以模拟油墨颜色的效果，并在边缘处添加一薄层过渡色进行后续处理，所用的阶梯函数定义为：

非真实感（NPR）内部着色渲染本文采用三维软件添加Noise贴图，效果如图2所示。

五、小结

非真实感（NPR）的水墨动画可以看作是中国动画的一大创举，它将传统的中国水墨画变成动画，意境虚虚实实、动画形象轻灵优雅，是动画创作的一个重大突破。水墨动画是一个新品种艺术，它运用中国水墨画技术特征与环境空间造型的表现手段，使用特殊处理技术将逐一拍摄水墨画，通过连续不断地播放，形成浓淡虚实结合的水墨动画画面。

参考文献：

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作者简介：夏三鳌，男，汉族，湖南益阳人，教授。研究方向：数字媒体技术、文化遗产数字化保护。

基金项目：2019年度湖南省自然科学基金（项目编号 2019JJ0094）;2018年度湖南省社科基金项目（项目编号：18YBA182）。2019年湖南科技学院三类校级一流本科课程《三维动画制作》;2020年湖南科技学院精品在线开放课程《影视特效制作与合成》。