基于著色器技術(shù)的實(shí)時(shí)卡通渲染研究.pdf

1、非真實(shí)感渲染是當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題之一?？ㄍㄤ秩臼欠钦鎸?shí)感渲染領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向?？ㄍㄤ秩舅惴ǚ从沉朔钦鎸?shí)感渲染中涉及到的一些關(guān)鍵性的主題和技術(shù)。顯示硬件的可編程性是顯示硬件發(fā)展的主流。實(shí)時(shí)的卡通渲染技術(shù)在當(dāng)前的影視娛樂(lè)與計(jì)算機(jī)游戲業(yè)界中有著廣泛的應(yīng)用。探討利用著色器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)卡通渲染算法有著重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。與傳統(tǒng)卡通繪制過(guò)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(cè)和繪制兩個(gè)部分)兩個(gè)過(guò)程

2、入手。本文以三個(gè)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(shù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。在卡通著色算法部分，研究并實(shí)現(xiàn)了顏色查找表方法，紋理映射方法和點(diǎn)乘法。顏色查找方法首先建立好的包含場(chǎng)景所用顏色的顏色索引表，每個(gè)表項(xiàng)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(xiàng)中的顏色。紋理映射方法則是使用一張紋理來(lái)取代顏色查找表，利用漫反射值作為紋理坐標(biāo)訪問(wèn)這張紋理來(lái)獲取表面顏色值。

3、點(diǎn)乘法使用漫反射值來(lái)動(dòng)態(tài)計(jì)算表面顏色條帶和邊緣的寬度，使用指定顏色值分別對(duì)其進(jìn)行繪制。在描邊算法部分，研究并實(shí)現(xiàn)了表面角輪廓算法，過(guò)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(shí)，使用紋理映射的方式繪制輪廓邊緣。過(guò)程幾何方法則是通過(guò)分別繪制正向表面和背向表面來(lái)獲取輪廓線?；趫D像處理的算法將像素著色器作為一個(gè)高效的圖象處理單元，對(duì)G緩沖器進(jìn)行邊緣檢測(cè)，然后對(duì)邊緣圖像進(jìn)行

4、增強(qiáng)。直接繪制方法將邊緣的檢測(cè)與繪制分開(kāi)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(duì)于前面所介紹的各種著色與描邊算法進(jìn)行組合應(yīng)用。紋理映射可以同時(shí)應(yīng)用到卡通著色和表面輪廓算法中。而過(guò)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(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目的背景下，對(duì)實(shí)時(shí)卡通渲染的算法進(jìn)行了全面的研究和分析，對(duì)利用著色器技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分卡通渲染算法進(jìn)行了有益的嘗試。