基于著色器技術的實時卡通渲染研究.pdf

1、非真實感渲染是當前計算機圖形學研究中的熱點問題之一?？ㄍㄤ秩臼欠钦鎸嵏袖秩绢I域的一個重要研究方向?？ㄍㄤ秩舅惴ǚ从沉朔钦鎸嵏袖秩局猩婕暗降囊恍╆P鍵性的主題和技術。顯示硬件的可編程性是顯示硬件發(fā)展的主流。實時的卡通渲染技術在當前的影視娛樂與計算機游戲業(yè)界中有著廣泛的應用。探討利用著色器技術來實現(xiàn)實時卡通渲染算法有著重要的理論意義和應用價值。與傳統(tǒng)卡通繪制過程類似，本文作者的研究從卡通渲染的通著色和描邊(包括邊緣檢測和繪制兩個部分)兩個過程

2、入手。本文以三個部分，分別闡述了卡通著色算法、描邊算法以及著色與邊緣的合成方法的算法原理，以及使用現(xiàn)代著色器技術的實現(xiàn)細節(jié)。在卡通著色算法部分，研究并實現(xiàn)了顏色查找表方法，紋理映射方法和點乘法。顏色查找方法首先建立好的包含場景所用顏色的顏色索引表，每個表項包含了高亮區(qū)域，漫反射區(qū)域及陰影區(qū)域的顏色，然后將表面漫反射值映射到該表項中的顏色。紋理映射方法則是使用一張紋理來取代顏色查找表，利用漫反射值作為紋理坐標訪問這張紋理來獲取表面顏色值。

3、點乘法使用漫反射值來動態(tài)計算表面顏色條帶和邊緣的寬度，使用指定顏色值分別對其進行繪制。在描邊算法部分，研究并實現(xiàn)了表面角輪廓算法，過程幾何輪廓算法，基于圖像處理的方法以及直接繪制方法4大類方法。表面輪廓算法根據(jù)在輪廓邊緣附近漫反射值接近于零的事實，使用紋理映射的方式繪制輪廓邊緣。過程幾何方法則是通過分別繪制正向表面和背向表面來獲取輪廓線?；趫D像處理的算法將像素著色器作為一個高效的圖象處理單元，對G緩沖器進行邊緣檢測，然后對邊緣圖像進行

4、增強。直接繪制方法將邊緣的檢測與繪制分開完成，能夠處理各種類型的邊緣。在卡通著色與合成方法部分，則對于前面所介紹的各種著色與描邊算法進行組合應用。紋理映射可以同時應用到卡通著色和表面輪廓算法中。而過程幾何輪廓算法，基于圖像處理方法以及直接繪制方法等都能夠跟任何一種著色方法配合，但分別需要一些特殊的方法和技巧。本文作者在實際應用項目的背景下，對實時卡通渲染的算法進行了全面的研究和分析，對利用著色器技術實現(xiàn)部分卡通渲染算法進行了有益的嘗試。