2015电脑知识与技术 -运用二维计算机技术模拟水彩表现技法_赵杨

di,j ← di,j + δup - δdown
end if end for end proc 详细的代码实现可参考文献[9]。
图 4 不同水彩笔触渲染效果
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第 11 卷第 25 期 (2015 年 9 月)
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术
水彩的通透以及明亮也使得宫崎骏的动画作品得以成 功。宫崎骏动画一个重要特点就是动画创作过程中坚持利用 水彩技法表现人物、动物、场景等元素。例如《悬崖上的金鱼公 主》、《龙猫》等动画作品，影片画面中所表现出的诗情画意是与 水彩表现形式的运用分不开的。
图 1 《僧侣与鱼》剧照
2 运用计算机软件及相关技术模拟水彩动画风格及表 现技法
1 水彩动画发展研究概况
水彩画发展可追溯到人类原始社会，人类祖先运用水彩画 展示生产、生活和感情。可以说水彩画是人类劳动的产物，但 原始社会的水彩画表现技法非常单一，只需用水调和颜料就可 进行绘画[1]。
“作为西方最古老的画种之一，水彩本身所具有的透明、淋 漓 等 特 点 ，具 有 独 到 的 魅 力 ”[2]，使 其 在 动 画 创 作 中 被 广 泛 应 用。现今把水彩技法运用到动画制作中的的案例较多。譬如 《僧侣与鱼》就运用了水彩技法来表现特殊的风格，水彩形式增 加了场景的清雅恬淡、空灵悠远的趣味，画面轻透，构图简单， 形式感强[3]。
在传统动画制作过程中融入水彩元素可丰富其表现形式， 使得动画作品具有极佳的艺术性和功能性，可拓宽动画的表现 范围，打破动画和水彩相互割裂的局面，使两种不同的制作形 式和艺术手段相互融合，发挥各自的优势，弥补各自的不足。
本文尝试运用二维计算机技术模拟传统水彩画的风格，并 通过 Photoshop 软件模拟水彩画的表现技法。水彩技法与计算 机技术的结合可给动画制作增加丰富的表现形式及元素，而且 极大地节约成本，是计算机动画创新的一种方式。
图 7 原创动画《蝶泉》剧照局部 图 8 中云彩是使用了含水量极少的逆向笔触的枯笔法，通 过调大笔触的硬度，模拟笔触的干燥感。图 8 云彩上存在明显 的空白像素点，这种人为有目的留下的空白像素的技法即为留 白法。
图 5 水彩画笔
2.3.1 运用二维计算机技术在 Photoshop 中模拟水彩干画法
首先在打开的 Adobe Photoshop 软件中的左边工具栏选择 画笔工具，打开画笔设置工具选择 Adobe Photoshop 自带画笔 75 号，如图 6 勾选湿边，通过勾选湿边可以来模拟干画法清晰 准确的结构痕迹。
子运动的基本物理模型。定义为：
∂u ∂t
= -u∙∇u
-
1 ρ
∇p
+
ν∇2u
+
f
(1)
∂ρ ∂t=Biblioteka -u∙∇ρ-k∇2
ρ
+
s
(2)
该方程可用 Helmholtz-Hodge 分解定理进行求解，求解方
法参考文献[9]。
2.2.2 算法实现伪码
(1)流水层水流运移算法伪码 Proc MoveWater( N,u, v, d,): add_source ( N, u, u0, dt ); add_source ( N, v, v0, dt ); swap( u0, u ); diff_velocity ( N, 1, u, u0, visc, dt ); swap ( v0, v ); diff_velocity ( N, 2, v, v0, visc, dt ); project ( N, u, v, u0, v0 ); swap ( u0, u ); swap ( v0, v ); advect ( N, 1, u, u0, u0, v0, dt ); advect ( N, 2, v, v0, u0, v0, dt ); project ( N, u, v, u0, v0 ); end proc (2) 流水层水彩粒子运移算法伪码 Proc MovePigment( N,d, d0, d,u,v): add_source ( N, d, d0, dt ); swap( d0, d); diff_density ( N, 0, d, d0, diff, dt ); swap ( d0, d); advect ( N, 0, d, d0, u, v, dt ); end proc (3) 水彩粒子沉积层运移算法伪码 proc TransferPigment(g,d) for all cells (i, j) do if Mi, j = 1 then
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 Uni⁃ versity, 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
ISSN 1009-3044 第Co1m1pu卷ter第Kn2o5w期ledg(e20an1d5T年ech9n月olo)gy 电脑知识与技术 Vol.11, No.25, September 2015
E-mail: eduf@ Computer Khnttopw:/le/hento.clongy 电脑知识与技术
明人，博士，副教授，研究方向为模式识别，数字图像处理。
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第 11 卷第 25 期 (2015 年 9 月)
模拟水彩效果极大地节约了成本缩短了周期，利用电脑技术绘 制的动画色彩更鲜艳、细腻、有层次感，这是传统手绘无法比拟 的[4]。本节以原创动画《蝶泉》为例，系统阐述和分析了如何运 用计算机软件及相关技术模拟水彩动画风格及表现技法和形 式。 2.1 水彩画表现技法浅析 2.1.1 干画法
设置干画笔触参数大小时可根据实际情况修改设置，画整 体场景时可以使用高数值大笔触，绘制细节时就可以使用低数 值小笔触，这里设置的画笔大小为 71。
流水层用于模拟水彩粒子在纸张上的流动。水彩粒子沉 积层用于模拟其在纸上被吸附和解吸附的现象。水彩粒子扩 张渲染作用层模拟水在纸张上的迁移，在其作用下，水彩颜料 会逐渐扩展。
本文采用 Jos Stam [7]提出的方法作为模拟水彩笔触渲染的 物理模型，同时运用赵杨提出的扩散的方程[8]，共同构成水彩粒
传统水彩动画片在制作过程中，由于动画绘制都是在特殊 的纸上完成，所以过程复杂、成本高。而利用二维计算机技术
收稿日期：2015-03-25 基金项目：云南省应用基础研究计划面上项目(2008ZC047M, 2011FB019) 作者简介：赵杨（1980—），男（白族），云南昆明人，硕士，讲师，研究方向为非真实感绘制、计算机动画；袁国武（1978—），男，云南昆
δdown ← di,j(1 - hi,j r) ρ ; ; δup ← gi,j(1 +(hi,j - 1)r) ρ/ω; if (gi,j + δ ) down > 1 then
δdown ← max(0,1 - gi,j) if (di,j + δup) > 1 then
δup ← max(0,1 - di,j) gi,j ← gi,j + δdown - δup
2.3 运用二维计算机技术模拟水彩画表现技法
本文原创动画《蝶泉》是通过计算机二维技术模拟水彩风 格制作的二维水彩动画，制作时主要通过二维计算机软件 Ado⁃ be Photoshop 来完成绘画。
目前有很多的绘图软件可以模拟水彩绘画技法，但想要百 分之百模拟水彩效果是较难做到。本文研究发现，由于 Adobe Photoshop 提供了很好的画笔，可以充分模拟水彩效果，再配合 以涂抹、滤镜、通道等用工具组合，水彩效果可以模拟近似百分 之八十以上(如图 5)。