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卡通渲染

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卡通渲染
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卡通渲染(英語:Toon Shading)是一種非真實感繪製(NPR),旨在使電腦生成的圖像呈現出手繪般的效果。為了使圖像可以與漫畫或者卡通達到形似的效果,專業人員通常使用卡通渲染著色器進行處理。卡通渲染是在大約21世紀初期,作為計算機圖形學的副產物出現的新技術,並且主要應用於電子遊戲中;然而,它可以呈現出如手繪動畫一樣簡潔明瞭的效果。

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上圖是對在丁丁歷險記月球探險中的太空服使用了基礎卡通渲染著色器和邊緣探測後的效果對比,左為塑料質感渲染,右為卡通渲染。

卡通渲染又稱賽璐珞渲染Cel-shading),Cel一詞來自常用於傳統動畫的材料賽璐珞[1][2]

渲染過程

卡通渲染過程從一個普通的3D模型開始。與常規渲染不同的是,卡通渲染的光照效果是經過去真實感處理的。常規光源(明暗間有平滑過渡)的取值被逐一像素計算並投射到一小片獨立的明暗區域上,以產生卡通式的單調色彩。

生成「黑線勾邊」效果和輪廓線條可以用多種方法。常用方法之一是先渲染出比物體略大的黑色的邊線,之後關閉背面探測英語Back-face_culling(Backface culling,用於剔除物件背面不需渲染部分的功能),將朝後的面被用黑色繪製出來。為了擴大輪廓,這些背面會多次以線框模型繪製,且每次都有微小的改變。另一種方法是,背面先以固實方式渲染,並且其頂點均由頂點著色器沿著其頂點法線進行轉譯。在繪製邊線後,重啟背面探測來繪製物體的明暗和附屬材質。最後,由於場景中的背面比正面所處位置更深遠,圖像會由深度緩衝組合。最終我們看到的就是,物件擁有黑色的勾邊以及內部的輪廓線條。普遍的觀點認為,這種用在動畫和遊戲上使用的「勾邊」效果就是卡通渲染,但是實際上,卡通渲染指的是這種渲染方式,而無關是否擁有勾邊效果。

下圖是使用卡通渲染處理後的猶他茶壺

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  1. 用粗線條繪製背側
  2. 用基礎材質繪製物件
  3. 渲染

第2、3步可以通過複數材質處理結合為一步(參考材質貼圖)。

還有一種勾邊方法使用了平面圖像處理技術。首先,場景被卡通渲染至屏幕大小的顏色紋理:

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然後,場景的深度和空間表面法線信息被渲染至屏幕大小的顏色紋理:

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之後對法線和深度紋理使用查找邊緣濾鏡(例如索貝爾算子),可以生成邊緣紋理。位於邊緣的像素紋理為黑色,其他的為白色:

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最後,邊緣紋理和顏色紋理結合起來,生成最終渲染圖:

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圖庫

應用

卡通渲染在互動媒體方面首次亮相於2000年發表在Sega Dreamcast上的遊戲《Jet Set Radio》,此外,在2002年發表的《薩爾達傳說 風之律動》亦是本技術應用的範例。如今,相當數量的遊戲都應用了卡通渲染技術,包括一些限制級的遊戲,例如《英雄不再》。

電子遊戲

商業廣告

北美洲

  • Fruity Pebbles英語Fruity Pebbles Bowling for Fruity Pebbles (2000 promotional ad)
  • Mr. Clean英語Mr. Clean (2002 ad's)
  • McDonald's (Sesame Street 2005 sponsorship ad on PBS Kids英語PBS Kids)
  • Neopets Virtual Prize Code (Betty Crocker Canada英語Betty Crocker Fruit-Flavored Snacks 2006 promotional ad on YTV)
  • AREVA英語AREVA (2006 promotional ad)
  • HSBC HSBCdirect.com (2007 promotional ad)
  • BP Connect英語BP A Little Better (2007 ad's)
  • Boogie英語Boogie (video game) (2008 promotional ad)
  • Scion xD英語Scion xD Little Deviants (2008 ad's)
  • Lunchables英語Lunchables Pizza & Chicken Dunks with The Lunchables Brigade (2008 ad's)
  • Dodge Journey英語Dodge Journey (2009 ad's)
  • Pillow Pets英語Pillow Pets Brush Pets (2013 promotional ad)
  • Nick Jr. ID's by Steve Speer
  • Commit Mint Lozenges ad's
  • Hewlett Packard ad's
  • Pampers Kandoo (Flushable Toilet Wipes, Foaming Handsoap, Foaming Shampoo & Body Wash ad's)
  • Luvs英語Luvs (Bear Hug Stretch & Heavy Doody Blowout Protection ad's)
  • Lego Exo-Force英語Lego Exo-Force
  • Bratz Kidz英語Bratz Kidz
  • Skechers (KEWL Breeze, Z-Strap, Caligear, Bird 33 & Elastika)
  • McCain's Zwak Punch
  • Sola/Nero/Vena/Olera/Zonte Sparkling Wine
  • Toyo Tires英語Toyo Tire & Rubber Company Versado LX All-Season Touring Tires (OK Tire promotional ad)
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歐洲

  • Télétoon法語Télétoon+ ID's & ad's (Smart Planet)
  • Piwi法語Piwi+ ID's & ad's (Happy Planet)
  • L'Oréal Couleur Expert ad's

亞洲

電視

日本電視

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海外電視

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電影

日本電影

海外電影

參見

參考文獻

外部連結

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