運用二維計算機技術模擬水彩表現(xiàn)技法

趙楊++袁珊珊++甘燕++袁國武

摘要：動畫作為一種特殊的視覺藝術形式，以其極強的包容性吸收融合了水彩藝術的獨特審美藝術，形成了一種新的視覺藝術形式——水彩動畫。水彩畫是運用水調(diào)和顏料在紙張上繪畫的一種方式，水彩表現(xiàn)技法豐富，有其他畫種無法展示的繪畫效果，一直深受到人們的欣賞。本文對運用二維計算機技術模擬及創(chuàng)造水彩畫的藝術效果及相關表現(xiàn)技法進行了研究，為中國文化的傳播和新型的動畫技術的開拓提供新的思路和技術手段。

關鍵詞：水彩畫；水彩風格；表現(xiàn)技法；二維計算機技術

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）25-0145-04

Research on Simulation of Watercolor Painting Style by Using Two-dimensional Computer Technology

ZHAO Yang1，YUAN Shang-shang1，GAN Yan1 ，YUAN Guo-wu2

（1.Yunnan Normal University， Animation Department， Kunming 650500 China； 2 Department of Computer Science， Yunnan University， Kunming 650091， China）

Abstract. Animation as a special form of visual art， with its strong inclusive absorb combines the unique aesthetic art of watercolor art， formed a new form of visual art， watercolor animation. Watercolor painting in special paper is mixed with water paint a form of art， watercolor is of rich expressive force， with other pictures cannot reach the artistic effect， for hundreds of years， and has been popular to the people's favorite. Using computer technology to create the watercolor art effect， for the spread of Chinese culture and new types of animation technology development provides new ideas and methods.

Key words： watercolors paintings； watercolor style； representation； computer technology

在傳統(tǒng)動畫制作過程中融入水彩元素可豐富其表現(xiàn)形式，使得動畫作品具有極佳的藝術性和功能性，可拓寬動畫的表現(xiàn)范圍，打破動畫和水彩相互割裂的局面，使兩種不同的制作形式和藝術手段相互融合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，彌補各自的不足。

本文嘗試運用二維計算機技術模擬傳統(tǒng)水彩畫的風格，并通過Photoshop軟件模擬水彩畫的表現(xiàn)技法。水彩技法與計算機技術的結合可給動畫制作增加豐富的表現(xiàn)形式及元素，而且極大地節(jié)約成本，是計算機動畫創(chuàng)新的一種方式。

1 水彩動畫發(fā)展研究概況

水彩畫發(fā)展可追溯到人類原始社會，人類祖先運用水彩畫展示生產(chǎn)、生活和感情?？梢哉f水彩畫是人類勞動的產(chǎn)物，但原始社會的水彩畫表現(xiàn)技法非常單一，只需用水調(diào)和顏料就可進行繪畫[1]。

“作為西方最古老的畫種之一，水彩本身所具有的透明、淋漓等特點，具有獨到的魅力”[2]，使其在動畫創(chuàng)作中被廣泛應用?，F(xiàn)今把水彩技法運用到動畫制作中的的案例較多。譬如《僧侶與魚》就運用了水彩技法來表現(xiàn)特殊的風格，水彩形式增加了場景的清雅恬淡、空靈悠遠的趣味，畫面輕透，構圖簡單，形式感強[3]。

水彩的通透以及明亮也使得宮崎駿的動畫作品得以成功。宮崎駿動畫一個重要特點就是動畫創(chuàng)作過程中堅持利用水彩技法表現(xiàn)人物、動物、場景等元素。例如《懸崖上的金魚公主》、《龍貓》等動畫作品，影片畫面中所表現(xiàn)出的詩情畫意是與水彩表現(xiàn)形式的運用分不開的。

2 運用計算機軟件及相關技術模擬水彩動畫風格及表現(xiàn)技法

傳統(tǒng)水彩動畫片在制作過程中，由于動畫繪制都是在特殊的紙上完成，所以過程復雜、成本高。而利用二維計算機技術模擬水彩效果極大地節(jié)約了成本縮短了周期，利用電腦技術繪制的動畫色彩更鮮艷、細膩、有層次感，這是傳統(tǒng)手繪無法比擬的[4]。本節(jié)以原創(chuàng)動畫《蝶泉》為例，系統(tǒng)闡述和分析了如何運用計算機軟件及相關技術模擬水彩動畫風格及表現(xiàn)技法和形式。

2.1 水彩畫表現(xiàn)技法淺析

2.1.1干畫法

干畫法是一種著色時不求滲化的多層繪畫手法，通過多次重復著色，來表現(xiàn)結構準確、清晰的形體和多樣的顏色層次[5]。如圖2中的樹枝線條清晰、形式準確是水彩畫中典型的干畫法。干畫法又可分為：疊加法、并置法、枯筆法、留白法等。

2.1.2濕畫法

濕畫法是指在濕紙上或在未干的顏色上上色，以形成水和顏料融合的效果。濕畫法宜用以表現(xiàn)朦朧的意境[6]。如圖3中樹木的葉子、灌木、天空就是典型的暈染效果。濕畫法又可分為：濕的重疊法、濕接法、破色法等。

2.1.3其他技法

水彩畫的紋理效果是物質(zhì)的紋理結構所呈現(xiàn)的形態(tài)。比如物體、樹皮、大理石的紋理和質(zhì)感等等，在進行動畫創(chuàng)作時還會使用輔助方式形成不同的水彩紋理效果，這些技法主要為：撒鹽撒沙法和拓印法。

2.2基于流體力學的水彩渲染筆觸的模擬

2.2.1 基本物理模型

本節(jié)提出一種水彩粒子運移、沉積、傳輸?shù)奈锢砟Ｐ汀Ｆ浞譃榱魉畬?、水彩粒子沉積層、水彩粒子擴張渲染作用層，它們相互作用可產(chǎn)生不同的水彩筆觸渲染效果。

流水層用于模擬水彩粒子在紙張上的流動。水彩粒子沉積層用于模擬其在紙上被吸附和解吸附的現(xiàn)象。水彩粒子擴張渲染作用層模擬水在紙張上的遷移，在其作用下，水彩顏料會逐漸擴展。

本文采用Jos Stam [7]提出的方法作為模擬水彩筆觸渲染的物理模型，同時運用趙楊提出的擴散的方程[8]，共同構成水彩粒子運動的基本物理模型。定義為：

該方程可用Helmholtz-Hodge分解定理進行求解，求解方法參考文獻[9]。

2.2.2算法實現(xiàn)偽碼

（1）流水層水流運移算法偽碼

（2） 流水層水彩粒子運移算法偽碼

（3） 水彩粒子沉積層運移算法偽碼

詳細的代碼實現(xiàn)可參考文獻[9]。

2.3運用二維計算機技術模擬水彩畫表現(xiàn)技法

本文原創(chuàng)動畫《蝶泉》是通過計算機二維技術模擬水彩風格制作的二維水彩動畫，制作時主要通過二維計算機軟件Adobe Photoshop來完成繪畫。

目前有很多的繪圖軟件可以模擬水彩繪畫技法，但想要百分之百模擬水彩效果是較難做到。本文研究發(fā)現(xiàn)，由于Adobe Photoshop提供了很好的畫筆，可以充分模擬水彩效果，再配合以涂抹、濾鏡、通道等用工具組合，水彩效果可以模擬近似百分之八十以上。

2.3.1運用二維計算機技術在Photoshop中模擬水彩干畫法

首先在打開的Adobe Photoshop軟件中的左邊工具欄選擇畫筆工具，打開畫筆設置工具選擇Adobe Photoshop自帶畫筆75號，如圖6勾選濕邊，通過勾選濕邊可以來模擬干畫法清晰準確的結構痕跡。

設置干畫筆觸參數(shù)大小時可根據(jù)實際情況修改設置，畫整體場景時可以使用高數(shù)值大筆觸，繪制細節(jié)時就可以使用低數(shù)值小筆觸，這里設置的畫筆大小為71。

硬度是畫筆的虛實的設置，硬度數(shù)值越大畫筆越實，數(shù)值越低畫筆越虛。間距是畫筆與畫筆之間的距離，可以通過設置間距來調(diào)節(jié)畫筆的散落狀態(tài)。由于水彩透明的特性筆觸與筆觸之間有明顯的疊加痕跡，這些疊加痕跡可以通過涂抹工具通過混合色彩來消除。

如圖7的山體在繪制時運用計算機二維技術模擬了水彩干畫法。山體是較堅硬的物體，通過利用水彩干畫法來繪制，能充分體現(xiàn)山體清晰準確的輪廓，給人一種堅硬利落感。從圖7可以清晰地看出在圖形繪制時利用了干畫法的各種不同技法，山體上清晰的色彩疊加效果是利用疊加法完成的，山體陰暗面的轉(zhuǎn)折處清晰的分界線使用了并置法以便形成的清晰準確的結構線。

2.3.2 運用計算機二維技術在Photoshop中模擬水彩濕畫法

首先在打開的Adobe Photoshop軟件中的左邊工具欄選擇畫筆工具，如圖9打開畫筆設置工具選擇Adobe Photoshop自帶畫筆75號，勾選濕邊、噴槍來模擬畫筆水色朦朧的濕畫效果，此外還可以通過勾選散布雜色來模擬水彩畫筆的暈染時的隨機感。如圖9畫筆硬度設置為8%，間距設置為5%。半透明效果會使得畫面色彩和明暗強度不夠，因此需要用Photoshop里的色階，亮度對比度等調(diào)色方式進行顏色強度的補充調(diào)節(jié)，一般數(shù)值要適畫面情況和需求而定。在Photoshop中使用濕筆觸的時候，最好在新建的圖層中進行，方便使用橡皮擦來控制效果。

如圖10《蝶泉》劇照在繪制時運用計算機二維技術模擬了水彩的濕畫法，濕畫法因水色特點呈現(xiàn)出朦朧柔美輪廓線模糊的畫面效果。圖10濕畫法的使用大大加深了圖形景深，在圖形繪制時同時使用了濕畫法的各種表現(xiàn)技法，云彩的顏色顏色疊加技法區(qū)別于干畫法的疊加技法，顏色疊加處分界線不明確是使用了濕的疊加法，山體與山體的交界處輪廓線相較于干畫法更模糊是使用了濕接技法，同一山體上不同顏色的疊加所形成的斑駁感是使用了破色技法。

2.3.3運用二維計算機技術在Photoshop中模擬水彩紋理

運用二維計算機技術科模擬水彩不同的肌理效果，具體而言，可在Photoshop中利用帶肌理的素材圖片，通過圖層混合模式疊加制作出想要的效果。

如圖11在Photoshop中通過疊加一個撒鹽的肌理圖案，用圖案填充層的方式，采用柔光的疊加模式，并配合圖層蒙版修飾，或使用橡皮擦，最后合并圖層就呈現(xiàn)出圖中帶有肌理的煙霧的效果了，此效果已接近傳統(tǒng)水彩畫撒鹽效果了。

3水彩表現(xiàn)技法在原創(chuàng)動畫《蝶泉》中的應用

動畫角色的造型設計，在動畫片創(chuàng)作中是極為重要的組成部分。動畫角色幾乎承載了整部動畫絕大多數(shù)的運動，角色需要通過運動來體現(xiàn)動畫情節(jié)推動劇情的發(fā)展[11]。水彩動畫造型來源于水彩畫，由于水彩畫的虛實與暈染效果，較難與動作制作對接，所以類似《哪吒鬧?！防锖〞车拇蚨穭幼鞯闹谱麟y以在水彩動畫中實現(xiàn)。

原創(chuàng)《蝶泉》動畫的主要人物是圖12中的小女孩和蝴蝶，這些角色都是需要運動的實體，水彩透明的藝術特點決定了其過強的透明性不適合運用在運動的角色造型上。

因此在《蝶泉》動畫角色的創(chuàng)作中水彩技法的使用上運用了一種不透明干畫法，在畫筆設置上通過增大畫筆硬度來加深水彩畫的輪廓線，這樣有利于角色的運動展現(xiàn)，在增加了畫筆硬度的基礎上通過層層的色彩疊加來加深色彩，減弱色彩的透明性。

干的不透明畫法使角色具有實體感，厚重感更有利于角色活動的體現(xiàn)，同時又對動畫角色進行了勾邊，這樣使得動畫角色的輪廓感更強，就彌補了水彩模糊的邊界不適于運動展現(xiàn)的不足，利用了水彩干的不透明畫法在角色造型設計上即與動畫風格相符合又具有普通動畫角色的特點。

4總結

運用計算機技術模擬水彩效果拓寬了動畫創(chuàng)作范圍，但由于水彩技法自身和計算機模擬的局限性使得水彩動畫存在一些不足之處。例如水彩畫中水的流動，色彩的透明，以及兩者結合所形成的交融以及透明重疊后產(chǎn)生的隨機效果是使用計算機技術較難模擬的。畢竟一些隨機的水色交融的效果是計算機軟件是無法制作的[8]。

實驗表明，通過運用基于流體力學物理方法對水彩渲染筆觸進行模擬，并結合使用Adobe Photoshop軟件模擬二維水彩技法是可行的。通過實際計算機動畫制作過程進行研究，本文發(fā)現(xiàn)運用二維計算機技術模擬水彩表現(xiàn)技法效果相似度極高，同時有著制作成本低，制作周期短的特點。

參考文獻：

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