如何让AI画一幅水墨画？
中国的水墨作品令人骄傲，优美的线条、朦胧的意境、独特的用墨手法为水墨作品添加了迷人的色彩。本文带你揭开水墨作品创作的神秘面纱，领略水墨作品创作过程。
中国水墨作品，包括水墨画和书法等形式。
图1 中国传统水墨艺术作品
从制作技法上来说，水墨画可分为工笔画和写意画。工笔画画法工整细致，力求写实，重形式而轻意达，绘制过程繁琐技法复杂；写意画画法简练，力求形似，注重作者的思想表达。写意作品绘制主题常见，绘制技法明确，作品笔画轮廓清晰。因此，水墨画的AI创作相关研究主要针对写意作品展开。
具体而言，将一张静态的写意作品的扫描件（或照片）输入，然后提取画作中的笔画，对笔画进行合理分析建模，由笔画间相互关系推断绘制过程，并设计渲染方法进行动态重构展示。
水墨画创作的三个阶段：
图2 小写意水墨画多阶段绘制过程示意
第一阶段：优先绘制一些比较显著的笔画，
第二阶段：逐步绘制细节笔画，
第三阶段：最后绘制装饰性笔画。
在每一阶段，具体的笔画顺序仍有待确定。笔画顺序受多种因素影响，包括形状、阴影、颜色、语义信息和画家的运动反射等。因此在计算绘制顺序的时候，考虑加入局部约束规则。
图3 笔画排序规则
R1：空间规则（Proximity）：绘制过程中画家通常会从一个笔画移动到另一个空间距离近的笔画，以便节省时间保证绘画节奏。
R2：色彩规则（Color）：为保证绘画节奏，绘制过程中画家通常将笔画根据颜色分组，同一组内笔画颜色相同，绘制时先绘制完同一组颜色相同的笔画。
R3：形状规则（Shape）：不同形状的笔画通常由不同类型的画笔（笔刷的大小不同）绘制完成，画家通常也会将几何形状不同的笔画分组进行绘制
R4：墨色枯润（Wetness）：在绘制过程中，画家通常会用同一根墨笔连续绘制多个笔画。绘制过程中毛笔上含的水分逐渐减少，这使得这些接连绘制的笔画墨色会呈现由润到枯的变化。
R5：墨色浓淡（Thickness）：与墨色枯润变化相似，在一个局部区域内，墨色较浓的笔画往往绘制顺序优先于墨色较淡的。
R6：笔画大小（Size）：画家在多阶段绘制框架下逐步添加笔画的过程中，会倾向于根据笔画的面积、长短及尺度信息优先添加比较重要的笔画。
R7：圆形约束（Rounding）：在水墨画绘制过程中，通常使用两个笔画来绘制一个圆形物体，如葡萄、眼睛、花瓣等。这两个笔画的起始端点十分接近，两终点距离亦然。
AI 绘制水墨画，需要这几步：
1. 笔画特征提取（考虑笔画端点、长度、面积、尺度、形状、枯润、浓淡、颜色），
2. 多阶段表示：当笔画数较多时，偏序关系较复杂，不利于计算与分析。为方便计算，科研人员进一步将G(S)化简为哈斯图H(S)，
3. 目标建立：将顺序计算定义为目标函数的求解问题，
4. 目标求解：基于自然进化策略优化求解。
图4 基于多阶段先验的重构模型流程图
结果展示：
图5 水墨画绘制过程动态展示及与画家实绘过程的对比
得到水墨画的绘制顺序后，科研人员将笔画序列中的每个笔画按照笔画绘制方向动态绘制出来。 笔刷在宣纸上的绘制过程抽象为一个圆锥体按一定轨迹在平面内移动。笔杆在空间中具有三个方向的平移自由度，同时可进行旋转。通过将毛笔移动过程与圆锥模型的位置移动做映射，结合墨色枯润变化实现对笔迹建模。
图6 基于椭圆模型的笔画动态显示
水墨画动态绘制应用场景
水墨画创作重构不仅仅是一项极具研究价值的课题，并且有着多样化的应用场景。
1. 水墨教学软件（早教类）
帮助小孩子找到兴趣所在，将教学指导与益智游戏结合起来，寓教于乐不在话下。
图7 应用示例：交互式水墨画早教
2. 动画生成
辅助中国风动画作品的生成，为中国动漫事业添砖加瓦。
图8 应用示例：水墨风格“讲故事”
当然，相关研究不仅仅止步于水墨画的创造重构，还可以生成指定文字序列的书法作品。
不同于绘画作品绘制顺序变化多样，书法作品的写作顺序往往是约定俗成的。现有方法通过大量人力物力进行字体库设计，且现有的字库多采用统一的字号，但实际上书法家在书写时字体大小变化多样。即便处于同一副作品中，不同位置的同一个字符大小也不尽相同。
因此，考虑书法作品中字符之间的尺寸搭配、间距控制等，设计以下的方法流程：
1. 用户给定一串文字序列，
2. 从支撑数据库中选出指定字符，
3. 若查找失败，使用相关字库作为补充，
4. 确定每个字体的大小，并以第一个字符大小为基础，计算其状态值，并根据概率转移矩阵P逐个确定后续字体状态，最终根据状态值调整每个字体大小完成最终作品生成。
图9 书法作品自动生成
水墨艺术是中华文化的结晶，将计算机数字化技术应用到水墨作品的创作重构当中去，有利于宣传独特的中华传统风格，加强中华传统文化的传承和教学，增大传统水墨元素在商业产品上的利用率，如动画、广告等。
中科院自动化所多媒体计算团队水墨画AI创作相关介绍可见：http://ivc.ia.ac.cn/inkwash/
审校： 董未名
来源： 中国科学院自动化研究所
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手把手传授用AI创作逼真的国画，有文有作品
用AI创作逼真的国画可通过以下步骤实现，涉及工具选择、参数调整、创意融入等环节：
工具选择
• DeepArt：利用深度学习技术将普通照片转换成艺术作品，拥有强大的图像处理能力，可快速将使用者上传的照片转换成具有国画风格的作品，并提供多种风格选择，涵盖水墨画、工笔画等，在国画创作中具有广泛的适用性。
• ArtBreeder：基于GAN（生成对抗网络）技术，能依据使用者提供的参考图片，生成具有独到风格的作品。它提供丰富的素材库，使用者可从中挑选出符合国画特点的元素，如山水、花鸟、人物等，通过算法的智能组合形成全新画面，还允许客户自定义画笔和绘画风格，使国画作品在保持传统韵味的同时融入现代审美。
• DALL-E：由OpenAI开发，能够按照使用者的文字描述生成相应的图像。对于国画创作中的人物描绘，它具有强大的图像生成能力，能够依据使用者的描述生成具有国画风格的人物形象，这些人物形象不仅具有传统韵味，还能融入现代审美，为国画创作带来新的活力，还允许使用者对生成的人物形象进行微调，如改变发型、服饰、表情等。
• 奇域AI：专注于中国文化和中式审美的AI绘画创作社区，有各种绘画风格，如水墨风格、国漫系列、刺绣风格，还有皮影戏、京剧花旦、扎染风格等，这些风格在奇域AI里都可以非常容易地画出，而且也都非常符合中式审美。
• 文心一格：百度旗下的AI绘画工具，依托飞桨、文心大模型的技术创新推出，可轻松驾驭多种风格，支持商品一键换背景、画面扩展、一键消除修复画面瑕疵、涂抹编辑、图片叠加、增强画质等功能。
• 无界AI：国内领先的AIGC内容创作平台，致力于为国内用户提供更加简洁易用、模型更加丰富的AIGC绘画工具，支持水墨、科幻、神话、油画、古风、国潮、写实、二次元等多种绘画风格。在“咒语生成器”中，内置了很多提示词，不知道提示词怎么写时，可以直接从中选。在“AI实验室”中，还有类似于SD中ControlNet的更高级的功能，比如Openpose姿势识别、Depth深度检测、Canny边缘检测等。
• Vega AI：由RightBrain AI（右脑科技）推出的一款在线AI创作平台，而且是完全免费的。它不仅支持文生图、图生图、姿势生图等AI图片生成功能，还支持文生视频、图生视频的AI视频生成功能，另外还可以训练风格，定制专属风格的模型。
素材选择与参数调整
• 素材选择：选择具有国画特点的素材，如山水、花鸟、人物等，可从软件的素材库中挑选，也可自行上传合适的素材。
• 参数调整：根据创作需求对绘画的参数进行调整，如笔触大小、墨色深浅、纹理效果等。通过调整这些参数，可以更好地表现传统国画的韵味。
创意融入
• 结合现代元素：在保留传统国画韵味的基础上，尝试结合现代元素，创造出独有的国画作品。
• 尝试不同构图与色彩搭配：不要局限于传统的构图和色彩搭配，多进行尝试和创新，使作品更具特色。
后期优化
• 调整细节：对生成的作品进行细节调整，如调节对比度、亮度等，使作品更加美观。
• 参考传统作品：多欣赏传统国画作品，学习其中的构图、技法、韵味等，并将所学应用到AI创作中，不断提升作品的逼真度和艺术性。
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