摘要：水墨风格是我国传统水墨画的一种艺术表现形式， 它以其独特的创作手法和优美的意境展现了中国传统的人文和自然风貌， 给人带来美的观感。然而， 由于欧美元素的涌入以及水墨画本身工序复杂、艺术要求程度高等特点， 导致其在现代化市场经济中面临着发展的瓶颈和制约。在VR场景设计中应用水墨风格是将艺术和科技进行融合， 以技术为载体， 艺术为方法， 创造一种新型的艺术呈现方式， 旨在增强人的沉浸感和感知度。在此以水墨风格为研究对象， 结合水墨风格的数字化发展， 进一步探讨水墨风格在VR场景中的艺术表现和具体应用， 为水墨元素的发展寻找新的契机。
关键词：水墨风格； 数字化； VR场景；
VR技术以计算机为基础， 运用数字技术， 模拟并创造在视觉、听觉和触觉等方面贴近现实的环境， 用户能通过相关设施置身于该环境之中， 可以与环境中的事物进行交互， 获得真实环境的体验。虚拟实现以沉浸感、交互性和构想性为特点。[1]国外虚拟现实技术的产生始于1929年， Link E.A飞行器的发明是对仿真技术的首次探索。我国的虚拟现实技术开始于上世纪70年代， 主要应用于航空航天领域。目前， 随着VR的广泛应用， 从VR的功能性来说， 其一般分为训练、规划、娱乐等几大类型。通过VR技术的应用， 可以创造一个全新的世界， 让用户获得真实性的感受， 比如动画和游戏的制作等。[2]
水墨画是中国传统绘画的代表， 反映了历朝历代文人墨客所特有的审美理念， 也是中华民族文化的重要传承形式。中国水墨， 运用线条和巧妙构思创造出清新淡雅、飘逸脱俗的意境， 令人回味无穷。与西方绘画的写实和浓墨重彩相比， 中国传统水墨传达的是对于自然的悟性及对于人生的哲思， 重心境轻写实， 以其空灵和超脱取胜， 情景交融， 给人身临其境之感。在材料方面， 中国水墨以墨为原料， 用水调配， 在宣纸上呈现出墨的浓淡和干湿形态。技法上， 中国水墨讲究钩、皴、染、点、泼等， 有工笔， 有写意， 或细致或粗犷， 或柔美或阳刚的呈现景物的风姿。[3]构图上， 中国水墨通过水墨的层次变换来表现空间的远近， 擅用留白来给观者留下想象空间。
目前， 数字技术的不断发展推动了动漫、游戏、电影等产业的变革。我国的数字技术也取得了一定进展， 但对水墨风格的数字化发展却显得相对落后和薄弱。另一方面， 很多国外的动画或者游戏作品涌入我国， 改变了人们的审美理念。为了适应市场环境， 我国动画或游戏的设计也多模仿欧美风格， 采用欧美元素， 致使中国元素淡出视野。因此， 面对用户日益提升的审美理念， 水墨风格有必要寻找数字化发展的新出路。这对水墨风格在VR场景中的设计进行研究， 对丰富VR场景设计、吸引用户关注及发扬中国传统文化具有深远意义。
1、水墨风格的数字化发展
1.1 水墨风格二维场景特点与效果分析
我国的动画和数字技术虽然不断进步， 但在很多动画和场景制作中依然采用了大量欧美的艺术风格， 导致中华民族文化元素的缺失。基于此， 探索如何将水墨元素应用于动画或者游戏的场景当中具有重要意义。场景设计属于动漫或者游戏制作的必经阶段， 该部分设计内容能够充分通过场景透视、构图、技巧、风格、色彩等体现作品的艺术水平。场景与画是密不可分的， 场景中画面设计就是把每一幅画面转化成动态场景。水墨场景的设计， 重在气氛的渲染， 需要考虑场景的构图和画面的层次感， 让用户可以感受到艺术的气息。除了场景中的水墨画之外， 水墨的绘制还需要通过计算机辅助设计， 实现场景设计中每一个画面都是一副水墨画。传统动画基本上都是通过手绘的方式完成的， 需要对画面进行分解、着色和拍摄的操作。[4]对于数字化水墨的应用， 首先是应用于2D水墨动画当中， 具体来说， 首先由工作人员进行动画纸作业， 后期的水墨渲染效果主要是通过赛璐璐片的着色和重合拍摄来实现的。以上世纪60年代的《小蝌蚪找妈妈》为代表， 该作品充满诗情画意， 很好地呈现了水墨的风格和韵味。
效果方面， 加入水墨元素的动画或者场景的设计和传统水墨画所要传达的意境是相似的， 但是制作起来相当耗时耗力。另一方面， 对数字动画来说， 初期主要是采用Flash创作的2D动画， 能够完成对造型、场景、描线、上色等流程的设计， 从而简化了水墨风格的动画制作， 但也无法准确模拟水墨风格， 加大了水墨数字化设计的难度。
1.2 水墨风格三维场景特点与效果分析
我国对三维水墨系统的开发和使用较晚， 同时对三维制作技术的应用也较迟。然而， 3D作品《夏》于2003年一经推出， 便获得广泛好评， 说明水墨风格的3D作品有其引人入胜的一面。第一， 构思方面， 进行场景构思， 在构思的框架下展开设计；第二， 构图方面， 注重比例分配， 同时运用现代技术和三维透视原则呈现出水墨的浓淡和散点透视， 给用户营造水墨晕染的观感；第三， 意境方面， 三维水墨需要做到留白和远近层次感， 营造立体的空间和悠远的意境。第四， 线条方面， 在进行景物的创作时， 需注意模型的细节和画面的纹理是否会影响水墨效果协调性。
效果方面， 三维水墨场景的构造虽然在方法上和水墨画有所不同， 但依然能够淋漓尽致地展现水墨的意境。通过三维水墨场景设计， 可以有效降低成本投入， 避免重复渲染， 以技术推动艺术的发展。除了可以让传统的水墨风格得到发扬之外， 也可以通过科技手段给人带来沉浸之美。
2、水墨风格在VR场景设计中的技术应用
2.1 场景建模
VR场景指的是VR设计中的立体空间环境， 是技术与艺术的交集， 也是呈现VR系统的载体。如果要在虚拟世界中对假想中的场景环境进行模仿， 需要对两个世界中的对象及相互联系进行建模。一般动画或者游戏的场景建模被称为三维几何造型设计， 常用的创作软件包括Maya、3DStudio Max等。[5,6]水墨VR场景的构建需要经历建模、贴图、后期等几个阶段。室外场景环境通常是由很多个不一样的场景元素共同组成的， 比如天空、地形、水、草和树等， 现主要以天空和水滴的建模为例进行说明。
2.1.1 天空的建模
天空是真实地展现室外场景中必不可少的重要环节， 天空盒及天空球是计算机进行天空模拟时所运用的最主要的技术。天空球类似现实生活中的物体， 它上面的每一个位置每一个点都可以通过经纬度精确地表达出来。当制作天空球时， 可对天空球经纬之间的跨度进行设置， 从而对天空球的平滑度进行设定。具体如图1所示：
对于几何体初始化所创建的天空球， 无需修改其顶点的相关数据。此外， 将天空球中心位置设置为摄像机位置， 每一帧都更新球体， 这样能避免视角跑出球体。
2.1.2 水滴的建模
粒子系统就是常常来模拟自然界中包含大量行为相似的微小粒子， 比如有雪花、烟火、下雨等等。此外， 粒子模型可以用于创建特效。使用粒子系统来实现漂泊大雨的一个场景， 每一个雨滴可以抽象地认为是一个粒子， 那么漫天的大雨就是一个庞大的雨滴粒子系统。计算机资源的局限性使得我们不可能把雨滴的粒子充满整个场景之中， 因此， 我们在雨滴粒子系统里设定一个Aabb, 使得雨滴效果只在Aabb范围内出现。初始化时再设定雨滴的数量及每一个雨滴初始位置在Aabb顶端， 接着设定雨滴的下落速度和方向即可。每一个具体粒子系统的更新方式也不尽相同， 可根据雨滴粒子设定的下落速度和下落方向并结合游戏运行时间来更新粒子的坐标及方位。当设定雨滴粒子落入地面而超出了Aabb范围时， 让这些粒子设定回归到Aabb的顶端， 这样保证Aabb内的雨滴数量始终是初始值。简单地说就是让初始值的雨滴循环进入Aabb范围， 最后把更新后的粒子交给粒子系统来绘制函数完成渲染。
2.2 贴图的运用
对三维设计场景而言， 建模为基础， 而场景的真实性与否和最终效果的呈现往往取决于材质和贴图的制作情况。因此， 仅仅对所呈现的场景进行建模是不够的， 还需要丰富和完善模型的线条、颜色、纹理等， 比如天空或者草木线条的渲染细节可以通过贴图进行绘制。对水墨风格的VR场景设计来说， 可以利用Photoshop等软件进行模拟和绘制水墨风格的贴图， 以期呈现水墨的视觉效果。此外， 直接运用贴图的立体感也可以取代建模的大幅度渲染， 用简单的渲染方式营造良好的光影效果。
除了水墨贴图， 对于水墨的轮廓描边方面， 可以选择3dx Max软件对于贴图的描边进行模拟， 完整地展现水墨元素的轮廓和造型。内部晕染方面， 在对水墨晕染进行模拟时， 可通过材质参数的设置来实现晕染的效果， 比如3dx Max可以通过Gradient Ramp贴图对内部晕染进行模拟。
2.3 运动场景的设置
除了静态的画面， VR场景设计中还需要有动态的画面， 可以通过场景运动与层级属性对静止场景与运动场景中的远、中、近景进行划分， 或通过移动摄像机来改变其位置。
2.4 后期效果
在运用水墨元素对三维场景进行构造时， 需要根据效果进行元素和镜头的筛选， 比如在通过3Dmax对于不同层次的场景图进行渲染后， 可以再运用After Effect进行效果的调试， 采用滤镜进行润色等。此外， 对背景音乐的选择也应当考虑与水墨的灵动飘逸风格趋于一致， 选择长笛、古筝等旋律优美的音乐增加用户对场景的沉浸感。图2为经过润色和后期处理的室外场景模拟水墨效果图。
3、结语
水墨风格是我国传统的绘画风格， 将水墨元素融入VR场景设计中会更加立体、深刻地给观者带来中国文化体验。水墨元素是中国风元素的代表， VR场景中的设计也需要水墨元素的支持。只有不断地通过技术创新， 更好地呈现水墨风格， 丰富三维元素， 才能让我国的水墨风格得到更深层次的发展， 同时得以广泛推广。
参考文献
[1]Burdea G C, CoiffetP.Virtual reality technology[J].Presence Teleoperators&Virtual Environement, 1992, 12 （6） :663-664.
[2]耿晓雯。浅探水墨风格与裸眼3D动画的结合[J].信息技术， 2014 （2） :11-12.
[3]屠微微。水墨元素在VR动画设计中的应用研究[D].昆明：云南艺术学院， 2017.
[4]温晓红。Flash动画设计与传统动画设计特点对比分析[J].山东商业职业技术学院学报， 2017 （6） :93-95.
[5]朱仝翔。国画水墨风格的三维动画设计[J].戏剧之家， 2017 （18） :158.
[6]李定康。浅谈国画水墨精神在动画场景设计中的实现[J].赤峰学院学报 （自然科学版） , 2016 （18） :152-153
