卡通渲染(英语:Toon Shading)是一种非真实感绘制(NPR),旨在使电脑生成的图像呈现出手绘般的效果。为了使图像可以与漫画或者卡通达到形似的效果,专业人员通常使用卡通渲染着色器进行处理。卡通渲染是在大约21世纪初期,作为计算机图形学的副产物出现的新技术,并且主要应用于电子游戏中;然而,它可以呈现出如手绘动画一样简洁明了的效果。
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渲染过程
卡通渲染过程从一个普通的3D模型开始。与常规渲染不同的是,卡通渲染的光照效果是经过去真实感处理的。常规光源(明暗间有平滑过渡)的取值被逐一像素计算并投射到一小片独立的明暗区域上,以产生卡通式的单调色彩。
生成“黑线勾边”效果和轮廓线条可以用多种方法。常用方法之一是先渲染出比物体略大的黑色的边线,之后关闭背面探测(Backface culling,用于剔除物件背面不需渲染部分的功能),将朝后的面被用黑色绘制出来。为了扩大轮廓,这些背面会多次以线框模型绘制,且每次都有微小的改变。另一种方法是,背面先以固实方式渲染,并且其顶点均由顶点着色器沿着其顶点法线进行转译。在绘制边线后,重启背面探测来绘制物体的明暗和附属材质。最后,由于场景中的背面比正面所处位置更深远,图像会由深度缓冲组合。最终我们看到的就是,物件拥有黑色的勾边以及内部的轮廓线条。普遍的观点认为,这种用在动画和游戏上使用的“勾边”效果就是卡通渲染,但是实际上,卡通渲染指的是这种渲染方式,而无关是否拥有勾边效果。
下图是使用卡通渲染处理后的犹他茶壶:
- 用粗线条绘制背侧
- 用基础材质绘制物件
- 渲染
第2、3步可以通过复数材质处理结合为一步(参考材质贴图)。
还有一种勾边方法使用了平面图像处理技术。首先,场景被卡通渲染至屏幕大小的颜色纹理:
然后,场景的深度和空间表面法线信息被渲染至屏幕大小的颜色纹理:
之后对法线和深度纹理使用查找边缘滤镜(例如索贝尔算子),可以生成边缘纹理。位于边缘的像素纹理为黑色,其他的为白色:
最后,边缘纹理和颜色纹理结合起来,生成最终渲染图:
图库
应用
卡通渲染在互动媒体方面首次亮相于2000年发表在Sega Dreamcast上的游戏《Jet Set Radio》,此外,在2002年发表的《萨尔达传说 风之律动》亦是本技术应用的范例。如今,相当数量的游戏都应用了卡通渲染技术,包括一些限制级的游戏,例如《英雄不再》。
- 使用卡通渲染技术的电子游戏列表
- Fruity Pebbles Bowling for Fruity Pebbles (2000 promotional ad)
- Mr. Clean (2002 ad's)
- McDonald's (Sesame Street 2005 sponsorship ad on PBS Kids)
- Neopets Virtual Prize Code (Betty Crocker Canada Fruit-Flavored Snacks 2006 promotional ad on YTV)
- AREVA (2006 promotional ad)
- HSBC HSBCdirect.com (2007 promotional ad)
- BP Connect A Little Better (2007 ad's)
- Boogie (2008 promotional ad)
- Scion xD Little Deviants (2008 ad's)
- Lunchables Pizza & Chicken Dunks with The Lunchables Brigade (2008 ad's)
- Dodge Journey (2009 ad's)
- 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 (Bear Hug Stretch & Heavy Doody Blowout Protection ad's)
- Lego Exo-Force
- Bratz Kidz
- Skechers (KEWL Breeze, Z-Strap, Caligear, Bird 33 & Elastika)
- McCain's Zwak Punch
- Sola/Nero/Vena/Olera/Zonte Sparkling Wine
- Toyo Tires Versado LX All-Season Touring Tires (OK Tire promotional ad)
- Télétoon ID's & ad's (Smart Planet)
- Piwi ID's & ad's (Happy Planet)
- L'Oréal Couleur Expert ad's
- KIA CARNIVAL II with Dooley and his Friends
- Post Korea Fruity Rice & Coco Balls with Dooley and his Friends
- リルぷりっ ゆびぷるひめチェン!
- リルぷりっDS ひめチェン!アップルピンク
- 钢弹系列(机动战士,宇宙战舰)
- 偶像宣言(第三季)
- 你是主人我是仆(车辆)
- 死亡笔记本(车辆)
- 头文字D系列(车辆)
- 湾岸竞速(车辆)
- 凉宫春日的忧郁(公路,宇宙战舰)
- K-ON!轻音部(车辆、乐器)
- 绝体绝命でんぢゃらすじーさん
- 索斯机械兽系列(机兽)
- The World of GOLDEN EGGS
- 变形金刚:超能连结(变形金刚)
- 战斗妖精雪风(战斗机)
- 强袭魔女(机械化航空步兵、涅洛伊、军舰)
- 星之卡比(卡比等)
- 绝望先生
- FREEDOM-PROJECT
- 决斗大师
- 农大菌物语(细菌)
- 星の海のアムリ
- ペネロペ
- .hack//G.U. TRILOGY
- ケシカスくん
- 企鹅找麻烦
- 变身!公主偶像
- 星光少女
- 星光乐园
- 星光频道
- 星光魔法
- 游戏王系列(一些怪物)
- 宝可梦系列(全部)
- Aikatsu!偶像活动!
- 妖怪手表系列(ED舞)
- 团地友夫
- PSYCHO-PASS(车辆、运输机、统治者、雄蜂)
- 黄金拼图(车辆)
- 名侦探柯南(车辆)
- 我不受欢迎,怎么想都是你们的错!(车辆)
- 偶像学园
- 宇宙战舰大和号2199(宇宙战舰,战斗机,AU09/分析者)
- 我的朋友很少(车辆)
- 翠星上的加尔冈缇亚(船只,机动兵器,战舰,人型机)
- AKB0048
- 苍蓝钢铁战舰 -ARS NOVA-(全部)
- 发现、体验、最喜欢!巧虎(动漫部分)
- ONE PIECE(千阳号)
- 光之美少女系列(在“FRESH”之后用于ED舞)
- gdgd妖精s
- Love Live!系列
- 美少女战士Crystal(第1 ~ 2季)
- コチンPa!
- 魔法少女?なりあ☆がーるず
- 3年D班玻璃假面
- BanG Dream!(第2 ~ 3季)
- でびどる!
- 目隐都市的演绎者(诸多原因[来源请求]的TV版第九话片头;BD版修正)
- 银河骑士传(全部)
- 妄想探索社(全部)
- 绿林女儿罗妮娅
- NO GAME NO LIFE 游戏人生(第十一话片头)
- ALDNOAH.ZERO(甲胄骑士、其他兵器)
- 白银的意志 ARGEVOLLEN(Trail Krieger)
- RAIL WARS! -日本国有铁道公安队-(列车)
- 结城友奈是勇者(部分战斗画面,Vertex)
- 白箱(载具)
- 舰队收藏(战斗画面)
- 正确的卡多
- Wake Up, Girls!新章(跳舞画面)
- 芝麻街(全部)
- 辛普森一家(全部)
- 智能星球推进
- 乃出个未来(全部)
- 盖酷家庭(全部)
- 海绵宝宝(全部)
- 智慧星球前沿
- Molly, Star-Racer
- 快乐星球的世界
- 百变Boo!
- 快乐星球历险记
- 龙隐侠
- 小爱因斯坦(全部)
- Ōban Star-Racers 奥本星车手(全部)
- 万能阿曼
- 美少女突击队
- D咖邪恶联盟
- Bunny Maloney
- 极速战轮
- 变形金刚:领袖之证
- J'apprends la langue des signes avec Bali
- 斯拉格精灵
- 幻变精灵之蛋糕甜心
- 小公主苏菲亚
- 超限猎兵-凯能(全部)
- RWBY
- 凯特与米米兔
- 旋风战车队
- 深海探秘
- 皇家趣学院
- 艾莲娜公主
- 无限可能:假如…?
- 攻壳机动队2 INNOCENCE
- 苹果核战
- 福音战士新剧场版(福音战士、宇宙战舰)
- 和谐Harmony
- 光之美少女系列 All Stars(在“FRESH”之后用于OP和ED舞)
- 光之美少女 All Stars DX 大家都是朋友☆奇迹的全员大集合!
- 光之美少女 All Stars DX2 希望之光☆守护彩虹宝石!
- 光之美少女 All Stars DX3 传达到未来!连结世界☆彩虹之花!
- 光之美少女 All Stars New Stage 未来的朋友
- 光之美少女 All Stars New Stage2 心之朋友
- 光之美少女 All Stars New Stage3 永远的朋友
- 光之美少女 All Stars 春之嘉年华♪
- 光之美少女 All Stars 大家歌唱吧♪奇迹的魔法!
- 光之美少女 Dream Stars!
- 光之美少女 Super Stars!
- HUG!光之美少女♡光之美少女 All Stars Memories
- 光之美少女 Miracle Universe
- 光之美少女 Miracle Leap 与大家不可思议的一天
- 光之美少女 All Stars F
- 航海王3D:追逐草帽大冒险
- K-ON!(车辆、乐器)
- 乐园追放 -Expelled from Paradise-
- 苍蓝钢铁战舰 -ARS NOVA- DC(全部)
- 宣告黎明的露之歌
- 未来的未来(全部)
- 乘浪之约
- 龙与雀斑公主
- 鹿兄鼠弟
- Scary Godmother: Halloween Spooktacular
- Hot Wheels: World Race
- Rescue Heroes: The Movie
- Scary Godmother: The Revenge of Jimmy
- 汤姆猫与杰利鼠
参见
- 使用卡通渲染技术的电子游戏列表
- 伪三维
参考文献
外部链接
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