元宇宙形態下的數字水墨山水畫三維建模與呈現

李勛祥，陳自乙，黃瑜芳，鄭敬玉，鄧詩雨

(溫州大學美術與設計學院，浙江 溫州 325035)

近年來，隨著數字技術的發展，關于數字水墨的研究和探討越來越多，數字水墨的展現形式和繪制模式也變得多樣化.學者們利用圖形學算法模擬傳統水墨畫在筆、紙、墨相互作用下的物理洇化和效果，以更好地模擬傳統水墨畫的精髓，如文獻[1]提到的交互式三維虛擬毛筆模型，是一種模擬傳統水墨畫的繪制模式，可以模擬毛筆的筆觸、筆劃、筆芯等特性，從而更好地模擬傳統水墨畫的精髓；文獻[2]提到的仿真水墨繪畫分層紙張模型是一種模擬傳統水墨畫的繪制模式，可以模擬紙張的層次、紋理等特性，從而更好地模擬傳統水墨畫的精髓；國內天津大學的課題組也有過相關課題的研究，他們提出了一種基于深度學習的水墨畫風格遷移技術，運用該技術可以將傳統水墨畫的風格轉換到數字水墨畫中[3-4].然而，這些圖形學領域的研究主要是從二維形態的角度模擬傳統水墨畫的筆墨效果，較少涉及三維形態的水墨特效研究，因而未能真正解決三維寫意水墨畫的實時繪制問題.

影視藝術領域則有自己的另一套解決方案，如早年的數字水墨動畫是通過對傳統水墨畫稿進行電子掃描處理或拍照而合成的，特偉、錢家駿等老一輩動畫大師引領的經典水墨動畫《小蝌蚪找媽媽》《山水情》等屬于該類[5-8]；或是前期通過攝影攝像獲得視頻或圖像素材，后期利用數字影像合成技術處理水墨效果完成的，中央電視臺的某些水墨元素的片頭就屬于此類[9]；或是利用數位板手繪模擬傳統水墨藝術效果的卡通動畫[10].這些創作方式主要依賴傳統的水墨繪畫素材和攝影資料，或采用數位畫筆代替傳統毛筆繪制，制作周期長，效率低，最大的問題是二維繪制形式的居多，缺乏三維的水墨繪制形態是其短板.

當今絕大多數三維水墨動畫作品的制作基本上屬于3D網格建模和傳統手繪寫意水墨紋理貼圖合成，這類代表性作品有《夏·荷》[11]、上海世博會的3D版《清明上河圖》[12]等.與上述的二維水墨動畫制作效率相比，該制作模式是一大進步，屬于真正意義上的純數字水墨動畫.但完全依賴實體網格建模和水墨貼圖的制作方式，無法在三維的元宇宙形態空間自由揮灑，缺乏建模的靈活性，一旦需要改變制作內容和形態特征，必須重新建模和貼圖，而繁瑣的建模過程同樣影響制作效率.

針對當今炙手可熱的元宇宙形態空間，如果能使變化無常，下筆成型無可改動的寫意水墨繪制模式在虛擬三維空間達到隨心所欲、自由揮灑，創造一種水墨淋漓、意趣盎然的元宇宙水墨世界，那將會為我們帶來另外一種獨特的水墨世界鑒賞空間.本文采用腳本化、參數化的“三維數字毛筆”或“數字筆刷”可以直接快速（最快可以在幾分鐘之內）地在虛擬三維元宇宙空間進行動態繪制、創作，媲美傳統水墨藝術下筆成型、水墨淋漓的效果.有別于常規三維網格模型的數字水墨動畫制作模式，該方法可以讓數字藝術創作人員超越低效、繁瑣的網格建模方式，快速制作，展現動態、逼真的數字寫意水墨動畫效果，呈現一種水墨淋漓的元宇宙世界.

眾所周知，傳統中國水墨山水畫是依賴毛筆和水墨，一筆一劃從無到有，從少到多進行繪制的[13].然而，在三維的元宇宙空間，數字水墨畫的創作則無法以這種方式進行，因為程序的生成控制很難落實到每一筆，而基于模塊化、組件化的山水畫元素程序筆刷則可以比較容易地進行水墨山水畫的局部繪制.筆者通過基于程序的數字建模理念，以腳本編程語言，編寫山石、樹木、云水等元素的程序筆刷，接著在虛擬的元宇宙數字三維空間進行組合繪制，使水墨山水畫創作變得輕而易舉[14-15].本文探討了傳統山水畫的“散點透視”“三遠法”構圖理論在計算機三維的元宇宙空間的表達模式，即數字水墨動畫制作中，落筆“定位”和分間布白的“構圖”方式如何在元宇宙虛擬空間坐標中體現的問題.

本文旨在通過數字程序參與創作的方式，讓人們在元宇宙環境中體現一種中國南派寫意山水畫美學理論中的“意境”美，即山水畫大師賓虹先生所說的“渾厚華滋”之大美[16].

1 基于程序的數字建模

元宇宙形態下的數字水墨創作，首先需要解決山石、樹木、云水等物象的建模問題，我們稱之為“程序自動生成的建?！?數字水墨畫的樹木、山石及其他眾多的配景物件，實際上都是由L 系統創建的筆刷通過綜合建模機制繪制而成的[17].L 系統最初為美國科學家Aristid Lindenmayer[18]于1968 年提出，后由Smith 為模擬植物生長而將其引入計算機圖形學[19].L 系統是基礎，是主要的底層支撐技術，但該技術的建模適用范圍比較單一，只適合于樹木植被類的生長建模.為了解決樹木之外的其他山水物象的自動生長建模，文獻[20-21]通過關系增長語法（Relational Growth Grammars, RGG），結合一個相關性的編程語言——擴展L 系統語言（Extended L-Systems Language, XL），實現了一種基于RGG 綜合特征建模理念的擴展L 系統.通過該技術內核的腳本編程語言，類型眾多、紛繁蕪雜的各種水墨山水畫的物象內容可通過模塊化的腳本筆刷和程序繪制的方式繪制出來.

1.1 L 系統理念的樹木生成機制

我們的元宇宙形態的數字水墨山石、樹木的生成方式是采用L 系統的筆刷綜合建模機制進行的，L 系統屬于一個串復寫系統，它通過編寫一系列字符串來進行樹模型的構造.在描述樹模型初始狀態字符串的基礎上，按照一定的替換規則，對初始狀態字符串中的每一個字符進行相關性替換，重新產生新字符串，并按設定的循環次數，重復這一替換過程，從而產生樹模型形態描述的最終字符串.簡而言之，L 系統采用了一個三元式來表示所需構造的樹模型，即：

其中，V屬于一個字符集，由字母及其特定符號組成，W是V中的字符所描述的樹模型的初始狀態，P表示樹木生長的規則集.

由于L 系統屬于字符串復寫系統，所以可以把字符串解讀成圖元，只要能生成字符串就能生成圖形.在生成樹等植被模型時，如果給不同字符賦予不同的圖形，最終就可以生成不同形態的樹或其他類型的植物.根據L 系統的定義模式，采用L 系統生成的樹木模型可以描述為：

其中，A和B屬于字符集合V的構成，W為A的初始狀態，P1 和P2 都是生長規則，[]為樹枝生長方向的角度值.在樹木模型的生成過程中，P1、P2 的值始終保持不變，當遇到A時，樹木模型就按照P1 的規則生成；當遇到B 時，樹木模型就按照P2 的規則生成.

對所建立的模型生成方式進行更進一步的研究，可以發現樹模型生成的過程實際上是一個遞歸的過程.如果用Si表示模型各階段的狀態，Bi表示B變換后的各階段狀態，假設f(B)=BB，則該樹木模型可表示為：

綜上所述，采用編程實現基于L 系統的樹木模型生成時可采用遞歸的方法，步驟可分為：

1）通過判斷遞歸次數確定是否退出遞歸過程；

2）確定下一段樹模型的偏轉角度；

3）對已生成的樹枝再次以一定的方向和位移量進行旋轉和移動，進行新樹枝的生成；

4）以上述幾個步驟生成的所有樹模型為整體基準，重新執行步驟2）的任務.

樹模型的生長過程是從最初一個枝干向四周長出一些小枝，再從大多數小枝上生出一些更小的嫩枝，如此反復迭代下去，并在最未端的小嫩枝上長出形狀相似、方向各異的樹葉的過程.因此，不論樹木的生長規則如何，它都可抽象為由樹干、樹枝、小枝條、樹葉、花等部分組成，而樹葉和花則由多邊網格形來構成.

1.2 L 系統的樹木建模

參數化建模和筆刷建模，其程序原理大致相同，差異之處在于，筆刷建模是先按照預設參數和隨機值進行預建模，然后再根據需要進行下一步調整，參數化建模是先對樹木的各種參數進行初始化設定然后再開始建模.建模的流程如圖1 所示.樹木的建模有兩種主要模擬方式：拓撲結構的模擬和幾何形態結構的模擬[22].拓撲形態結構的模擬用于表述組成植物各部分之間的關系以及分布狀況（類似于表達植物形狀、位置的線框圖）；幾何形態結構的模擬用于表述植物各器官外觀的尺寸、形狀以及角度（類似于表達植物的實際三維外觀和形狀效果）.L 系統中，植物的創建規則決定了樹木的外觀，為了便于論述綜合特征建模，將L系統的建模流程分為三步：

1）采用一般的L 系統規則表達樹木的拓撲結構；

2）采用擴展的L 系統表達樹木的幾何特征；

3）將幾何特征的表達式組合到拓撲結構的表達式中.

以二叉樹的建模為例進一步說明：A）建立可描述二叉特點的規則；B）采用擴展的L 系統符號修改規則；C）把葉子規則應用于拓撲規則上.

通過對規則的抽象，容易從外界各種復雜的形態中發現樹的自身規律性特征.圖2 所示是筆者繪制的一顆國畫水墨效果樹的兩種表達形態：拓撲結構（a）和幾何形態結構（b）.

圖2 元宇宙形態下的水墨效果樹的拓撲結構（a）和幾何結構（b）

1.3 基于RGG 擴展L 系統的“萬物建?！迸c元宇宙的“萬物共生”

就編程語言的理論研究而言，L 系統已在生動逼真的植物形態創建方面取得了重要成果.不過L 系統仍然存在諸多不足之處，在解釋L 系統和分支括號時，模擬的對象之間只存在兩種可能性關系，即A 既可直接成為B 的繼承者，也可作為一個分支被B 引用，但在現實環境中，存在諸多種類對象之間的相互關系，而且這些關系都是需要建模的.從2D 或者3D 的創建方面看，L 系統并不是一個最合適最完善的程序建模工具，尤其是在鑲嵌式細分建模技術方面存在先天的不足，這影響了模型面的精細化和外表皮的豐富性.究其原因，海龜編程括號內的字符串的經典解釋充其量也只能在本地產生一個一維的拓撲結構，尤其是只有在滿足一定的條件下，拓撲和網絡才能被創建.在不同的對象級別或者在不同的層級結構的解算與同步規范方面，不支持多尺度、多形態的建模L 系統的是一大缺陷，譬如，對于生物學家而言，表現型和基因型的生物機體不能在同一個正式的框架中建模.從軟件開發的角度而言，L 系統的編程語言系統不夠直觀，尤其是不支持面向對象的編程（OOP）風格，其代碼的基本形式主要是一些字符串或運算符（或一些額外的數值參數），無法提供一種面向對象的操作感.這正是一種新的“關系增長語法（RGG）”和一個相應的編程語言——擴展L 系統語言（XL）設計的初衷[17].

RGG 是一個在圖上的替代字符串的重寫系統操作.一個圖既是一個結構構成的節點，也是連接這些節點的?。ㄒ喾Q為“邊”），它有循環子結構，之所以被稱為“關系”語法，是因為它允許有幾種類型的邊（關系）.這種擴展L 系統的理念基本上解決了上述常規L 系統存在的問題.面向對象的編程（OOP），是把RGG 作為一種擴展的L 系統編程語言，同時它也是一個面向對象的Java 擴展語言，允許Java 對象作為被改寫的圖節點.一個擴展的L 系統語言程序改寫的圖也可以被視為一般化的場景圖，如大家所熟知的VRML、Java 3D 和Maya 等三維建模語言和建模工具軟件，已經可以達到通用化和綜合性的建模要求，亦即理論上幾乎可以創建所有類型的生物體或非生物體，更有甚者，他們的節點也可以支持幾何對象及其變換操作（如平移，旋轉，縮放等），與三維建模軟件非常類似.一個擴展的L 系統語言規則的代表是：

類似于L 系統的語言規則，一個RGG 通常由這些被運用于給定的并行圖規則組成.一個基本的RGG 規則應用于特定圖的例子如圖3 所示.圖3 的上半部分介紹了規則，下半部分描述了規則的使用方式，這種規則案例中沒有上下文，也沒有條件E和程序編碼P.

圖3 關系增長的語法規則應用于一個圖的情況

基于RGG的應用范圍已經超越了常規植物造型的限制，它實際上就是一種綜合的建模系統.除了植物類的建模，它還可以進行各種宏觀或微觀的動、植物以及其它對象類型的建模.圖4所示為同一L系統樹的各種建模形態——多樹種的分支仿真建模.在這種框構下，把上述基于RGG的擴展L系統通過筆刷建模理論重新進行程序上的封裝，編寫出一種繪制式建模的筆刷插件，可以應用于水墨山水畫模擬甚至其它領域的仿真模擬.一個簡單RGG規則可運用于多模態建模，如圖5，通過修改簡單的語法規則和相關參數就可以快速生成蘑菇、銅鍋、風車、酒杯、雨篷傘、海星、海膽、石頭等造型，其可塑性、靈活性不可思議，正是符合了元宇宙形態下的“萬物共生”之理念.

圖4 同一個L 系統樹的各種變化——多樹種的分支建模（基于水墨風格）

圖5 一個簡單RGG 規則運用于多模態建模示例

1.4 基于程序的三維綜合特征建?！叭f物共生”之應用分析

三維綜合特征建模理念的含義是，不僅可以創建各種品類的植物，甚至還可以創建大自然中除了植物以外的幾乎所有物品，這是非常具有吸引力和挑戰性的理念.在該模式下，水墨山水畫創作過程的一切都在創作者的自由揮灑中成就，如人物、建筑、山、石、樹、云水和舟車等，在畫者控制的程序筆刷馳騁下，依次呈現.某種程度而言，在這個虛擬三維空間里，人成了三維虛擬環境中的造物主.正如宇宙大爆炸理論所說，始于奇點，通過爆炸而萬物演化，乃至萬物共生，萬物生化.老子在《道德經》中昭示：“道生一，一生二，二生三，三生萬物”[23]，正所謂萬物之始，莫不始于一，千筆萬筆，始于第一筆[13].在元宇宙形態下，采用數字化技術仿真中國水墨山水畫亦然，亦是始于一點，綜合調整，逐步完善，如通過定義初始筆刷的位置及其半徑大小、植物的管狀形態、葉子和花蕊特征等，添加樹木生長特征和動力學特征，可以創建元宇宙形態下的二維和三維世界的絕大多數物象，這就是萬物共生理念的來源.

基于RGG 的擴展L 系統綜合特征建模要解決的問題是如何通過編程或編寫腳本程序語言，把種類眾多、紛繁復雜的水墨山水畫物象內容通過簡潔的程序筆刷以簡便的方式繪制出來.圖6所示為基于綜合特征建模構架的“萬物共生”的程序筆刷創建流程圖，圖7 所示為綜合建模體系應用案例，從左到右依次為樹和路燈的創建流程.總而言之，綜合建模體系可以高效地創建眾多物象：山石、樹木、建筑以及各種海洋生物，無所不能.

圖6 基于綜合特征建模構架體系的“萬物共生”筆刷創建流程圖

圖7 綜合建模體系應用案例（樹和路燈的創建流程）

2 基于組件化、模塊化的數字水墨山水畫素材內容構成

為了滿足在三維的元宇宙形態空間進行水墨山水畫的自由揮灑繪制，我們以傳統的寫意水墨藝術效果為導向，進行了數字水墨山水畫的組件化、模塊化繪制筆刷腳本的編寫，結合Maya 軟件中的Mel 腳本程序語言編寫水墨特征紋理的樹木、山石以及包含各種皴法與點法的程序筆刷，最終用粒子冷畫技術進行自定義水墨效果的樹木、山石的渲染生成.在Maya中，基于Mel 腳本程序語言的筆刷繪制模塊相當于一個水墨效果的繪制容器，在編寫筆刷時，所有變量和參數都可以儲存該容器中.

2.1 水墨筆刷的參數設定

編寫Mel 腳本語言格式的繪制筆刷時，須盡量考慮到繪制過程中可能發生的各種布爾值或變量，如筆刷的類型及寬度大小、繪制對象的初始值、是否啟用光照、是否開啟紋理等等.以下為筆刷的控制參數示例：

2.2 樹木生成筆刷的參數設定

生成樹木筆刷的控制參數可分為樹干、樹枝、小枝、樹葉、花、芽等6 個樹木器官模塊，這些模塊可根據實際需要而靈活調用.通常，除了花、草以外，樹木生成的流程最多用到樹葉為止，芽、花模塊較少啟用.每個模塊又可以根據需要進行顏色、形狀、大小、疏密和扭曲度等各種值的設定.以下為樹木生成筆刷的程序參數示例：

2.3 山石的生成筆刷的水墨效果參數設定

山石的生成筆刷主要解決數字水墨山水畫繪制中的山石造型和渲染問題.首先定義粒子筆劃“管狀”的啟用狀態及繪制筆刷的長度和寬度，然后根據水墨藝術效果（小寫意或大寫意水墨效果）的需要，設定粒子“管狀”的軟度、密度、邊緣的濃淡變化（淡入淡出），再根據水墨山石的皴法特征，適當調用合成紋理.以下為山石生成的筆刷程序參數示例：

2.4 繪制水墨樹木與山石的筆刷插件開發

以上列舉了Mel 筆刷腳本程序中的山石、樹木等各種程序控制參數，這些參數通常都包含在一個稱之為“PaintEffects”（筆刷效果）的打包筆刷容器里，暫時不需要使用或尚未使用的參數就用布爾值關閉，需要使用的才開啟.根據水墨山水各種樹木、山石的造型和渲染需要，把某些水墨效果特征的樹木或山石進行單獨“打包”，形成一組組水墨筆刷插件，采用這些編譯和打包以后的筆刷插件就可以在虛擬的元宇宙數字三維空間進行自由繪制、創作.繪制時，這些程序筆刷可以根據藝術創作的需要進行單獨或組合使用.圖8 所示為筆者開發的山水畫各種水墨效果的構成——樹木、山石、點、皴等諸多要素的筆刷插件.

3 山水畫的空間營構理念與元宇宙空間三維仿真

傳統的山水畫空間營構理論最精辟的莫過于宋代沈括的“以大觀小”.沈括認為中國山水畫畫家在描繪山水時，并非站在一個固定點來觀察山峰，而是用畫家的心靈之眼籠罩全景，審視全境，以整體大局的視野來統帥局部視角.所謂的“以大觀小”，用現代繪畫語境來描述就是“散點透視”法，“畫家的眼睛不是從固定角度集中于一個透視的焦點，而是流動著飄瞥上下四方，一目千里，把握全境的陰陽開闔、高下起伏的節奏”[6].

在元宇宙虛擬三維空間，要完全模擬傳統山水畫的“散點透視”法構圖和靈活處理山水畫的空間透視關系，采用平行投影的相機視圖進行山水畫的空間構圖是一個較有可行性的解決方案.平行投影屬于正交視圖，沒有透視變化.根據投影方向的不同，平行投影可分為正投影和斜投影兩大類.假設投影方向與投影平面垂直，即投影平面與投影方向的法向量方向相同，那么這種投影就稱之為正平行投影，簡稱正投影.正投影通常用于表示物體的三視圖.三視圖能準確地反映物體的角度和長度.三視圖的投影方向分別取x、y、z軸方向，投影平面分別垂直于x、y、z軸的正投影，分為前視圖、側視圖和頂視圖三種.由于三視圖屬于正投影視圖，投影方向不與投影平面相交，因而無法產生3D 縱深感.斜投影視圖則正好可以彌補以上不足.根據實際應用需要，斜投影的調整角度可以在5 到30 度之間任意調整，通過調整y軸的左右旋轉角度，可最終達到斜投影視圖要求.圖9 為同一畫面內容在不同視圖的呈現.左上和右上為斜投影相機視圖，左下和右下為透視圖.由圖9 可知，斜投影視圖不產生近大遠小的透視變化，也缺乏空間縱深感.

圖9 斜投影視圖和透視圖的渲染對比

把投影方向定義為斜投影視圖的相機中心線，把投影平面定義為經過世界坐標系X軸和Y軸的平面.假設有兩組數量、大小都一致的樹，左邊的樹采用透視圖原理成像，右邊的樹采用斜投影視圖原理成像，可以發現，采用斜投影視圖繪制的樹木由于沒有消失點現象，物體前后之間的大小完全一致，沒有變化.由此可見，只要控制好樹木之間的間距，完全可以克服因透視圖的“近大遠小”現象而產生的前面樹木遮擋后面樹木的問題，因此斜投影視圖完全可以滿足傳統山水畫“散點透視”的空間營構理論要求.通過斜投影成像的物體與通過透視成像的物體的對照見圖10.圖10的左側為透視視圖，產生“近大遠小”變化，不適用于山水畫構圖；右側為斜投影視圖，不產生“近大遠小”的透視變化，適于山水畫構圖.

圖10 通過斜投影成像的物體與通過透視成像的物體的對照圖

以上是利用投影視圖中的斜投影相機模式在元宇宙空間進行數字山水畫繪制的例子.此外，還有一種比較常規的方法是直接在元宇宙空間進行三維數字水墨山水畫創作，實質上，這是一種以透視圖模擬斜投影視圖的創作方式，采用這種方法需要解決2個難題：一是為了解決“近大遠小”的透視現象，在視覺上大小近似的物體，如果有前、后距離上的差別，必須把后面的物體等比放大一些；二是為了模擬山水畫中的山石或樹木前后放置、層層堆疊的效果，必須把縱深的物體從近到遠依次抬高放置，從而達到山水畫“三遠”中的“高遠”視覺效果.如圖11所示，為了讓圖11（b）（透視圖）中的樹木前后看起來大小一致，必須把后面的樹木依次放大，結果如圖11（a）（正投影左視圖）所示，亦即，要讓有前后關系排列的物體在透視圖中看起來大小一致，必須根據“近小遠大”的原則縮放物體.

圖11 在元宇宙空間中模擬斜投影相機視圖（按“近小遠大”的原則排列內容）

4 三維數字水墨山水畫的繪制

4.1 三維數字水墨山水畫的繪制流程

傳統的水墨山水畫繪制分為構思、繪制、落款三大步驟.構思旨在規劃創作題材、內容、構圖、預期意境設想等；繪制是按勾、皴、擦、染、點等順序下筆作畫；落款是指在畫面適當的空白處題上詩詞、創作時間、作者姓名等，并蓋上印章.其中，構思、繪制是最重要的兩大步驟.一幅山水畫作品的成敗往往取決于形式、內容、題材與風格.形式亦稱表現，即上述勾、擦、染、點等與作品內容表達相關的視覺表現手法.山水畫的繪制對象或內容不外乎樹木、山石、云水、人物、舟車、建筑等.風格則是內容與形式相互影響、相互作用，加上繪制者個人主觀意愿和審美傾向而產生的一種表現形式上的總體審美意蘊.

三維數字水墨山水畫的繪制基本上也是遵循傳統山水畫的創作流程，但由于數字三維圖形的最終顯示完全依賴于渲染技術，因此我們結合傳統水墨山水畫的創作步驟，提出了三維數字水墨山水畫創作的四大流程：構思、三維繪制、渲染、落款，如圖12 所示.然而，在實際進行數字藝術創作時不能完全按照傳統的勾、擦、染、點繪制，只能根據需要，按照勾、皴、擦、染、點的技法特征，把繪制內容（如樹木、山石、云水、人物、舟車、建筑等）進行模塊化處理，并對形式、內容、風格進行統籌整合處理，以編寫成模塊化筆刷插件的方式進行三維繪制.

圖12 三維數字水墨山水畫的繪制流程

4.2 三維數字水墨山水畫的繪制實例

有一定的傳統中國畫創作經歷，又有一些計算機操作經驗的人，采用筆者研制的三維數字水墨山水畫的模塊化繪制組件，就可以較為快速和成功地完成一幅三維數字水墨山水畫的創作.對于缺乏傳統中國畫創作經歷，也沒有電腦操作經驗的人，筆者開發了一系列基于腳本筆刷集合的數字水墨山水畫的作品樣例或模板，其中包含了完整的主題構思和繪畫內容，他們通過該模板，只要簡單改變樹木山石的形狀外觀、分布數量、體積大小等變量值，調整模板中的樹木品種類型和山石皴法紋理，以及調整濃、淡、輕、重和洇化等水墨渲染效果的參數值，就可以在元宇宙空間創作出與模板完全不一樣的三維數字水墨山水畫.圖13 為三維數字水墨山水畫系列模板.圖14 是采用模塊化程序筆刷完整繪制的一幅基于小寫意風格的三維數字水墨山水畫小品.

圖13 三維數字水墨山水畫的系列模板（成品或半成品）

圖14 一幅完整的三維數字水墨山水畫作品

5 結 論

本文提出了基于RGG 擴展L 系統的“萬物建?！迸c元宇宙的“萬物共生”的理念，以及三維數字水墨山水畫在三維虛擬的元宇宙空間繪制的思路.提出了基于模塊化程序筆刷理念的水墨山水畫繪制解決方案，并開發了一系列基于程序腳本語言的樹木、山石及若干皴法紋理特征的三維筆刷庫，成功解決了寫意水墨山水畫在三維數字空間繪制的難題，并取得了極佳的實時渲染與仿真效果.此外，采用斜投影視圖原理對傳統中國山水畫的空間營構理論（透視空間問題）進行了分析和研究，較好地解決了在虛擬的三維元宇宙空間無法模擬傳統山水畫的“散點透視”問題.最后介紹了三維數字水墨山水畫的繪制流程，把繪制內容按勾、皴、擦、染、點等技法特征進行模塊化處理，從而以模塊化的方式把風格、內容、形式統一起來，呈現一個元宇宙形態的三維數字水墨空間.從萬物互聯走向萬物共生是元宇宙的未來發展趨勢，數字水墨山水畫所呈現之山山水水，本身就是現實世界在藝術家或技術專家內心的意象化、理想化的投影，這種“萬物共生”的水墨畫繪制理念正是元宇宙形態下的未來藝術創作、體驗的趨勢和模式.