基于技术-算法矩阵的国画3D数字化非写实渲染——以钱选《八花图》为案例研究

《Scientific Reports》：Non-photorealistic rendering for 3D digitalization of Chinese painting based on a technique–algorithm matrix with a case study of Qian Xuan’s Eight Flowers

　　

摘要

中国传统绘画是文化遗产的重要组成部分，其3D数字化在文化传播与艺术再现方面发挥着关键作用。然而，现有的非真实感渲染技术在对传统绘画进行再现时存在诸多局限，如艺术精髓的丧失、工作流程的不清晰，以及创作者需要承担较高的学习成本。为解决这些问题，本研究提出了一种“中国传统绘画技法与NPR算法匹配矩阵”，该矩阵将五大类传统绘画技法与24种主流NPR算法进行量化对应，为算法选择提供系统化的指导。基于这一框架，我们开发了一套分层协作的3D数字化处理流程，并以钱选的《八花图》作为示例，同时引入了艺术家参与机制以确保艺术效果的真实性。此外，我们还建立了一个多维度评估体系，除了使用常规指标（LPIPS、SSIM）外，还设计了专门用于评估色彩准确性、笔触质感、表面纹理和光泽度的指标，并通过盲测来进行主观评价。实验结果表明，我们的方法在保持艺术真实性的同时兼顾了计算效率，在客观评分和视觉真实度方面均优于现有方案。这项研究不仅为传统绘画的数字保存与传播提供了新途径，也拓展了NPR技术在文化遗产保护领域的应用前景。