近年来，3D非真实感渲染已逐渐成为国内外计算机图形学的研究热点，对中国山水画这门传统绘画艺术的仿真也取得了一定的成就，从而在计算机艺术和仿真领域开辟出山水画3D仿真这个新的研究方向。山水画被称为中国水墨画的三大画科之一，它以山石作为观察和描绘的主要物象。“皴”乃山水画之点睛之笔，它是表现山石结构、纹理以及阴阳向背的主要笔墨技巧。本文正是对真实山水画中典型的皴法进行计算机模拟，这将更加有利于山水画艺术的推广和计算机艺术的发展。 通过长期地观察和总结大多数中国山水画的构图技法，本文采用分形造型理论和微分几何知识，在已有的皴法模拟和3D非真实感渲染的研究成果之上，提出一种新方法来模拟山水画中3D皴法。该方法主要由两大部分组成：3D山石模型的构建和3D皴法的模拟。其中，3D山石模型的构建是3D皴法模拟的基础和前提。本文通过系统地分析山石轮廓的基本特征，总结了几种构建3D山石轮廓的通用方法，分析了它们的机理和不足，提出了一种基于素描线的分形造型方法来构建山水画中3D山石模型。文中详细阐述了构建3D山石网格的建模过程，讨论了素描线统计量和随机偏移量的选择与计算等问题。在此基础上，对3D皴法的模拟进行了重点研究。基于从3D山石模型中提取的相关信息，系统自动查找山石轮廓线以及确定表面皴法笔道的起点、终点与方向，之后对笔道进行风格化处理，加载已有的笔模型和笔法模型，完成对皴法的渲染。 实验结果表明：本文提出的方法能够实现中国山水画中典型艺术效果的3D渲染，具有一定的灵活性和可扩展性，对整个水墨画仿真的发展起到了推动作用。