试论游戏引擎中非真实感渲染的研究与实现

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1、圈电占料技女誊硕十学位论文MASTERUISSERTATION论文逖H遵些!『鐾主jl真窒壁堕銎塑盟窒皇塞!iL学科专业指导教师作者姓名计算机应J甜技术陈雷霆教授——堑竖————班学号200520603050摘要非真实感渲染以其独特的视觉效果和广泛的应用前景为基础，成为计算机图形学的研究热点之一。与真实感渲染相比，非真实感渲染追求的目标是模拟艺术作品的艺术效果，或对客观世界的主观描述与表达。非真实感渲染已经发展成为一个独立的分支，针对二维和三维的输入都有卓越的表现，拥有诸如轮廓线绘制、非真实感光照、非真实感纹理等独有的技术方法。非真实感渲染吸收了真实感渲染所取得的大量研

2、究成果，其渲染方法从简单的依靠CPU进行处理发展到今天广泛借助图形渲染流水线进行处理。如今，非真实感渲染涉及的范围不再局限于辅助绘制艺术作品，还涉及到电影、卡通动画等娱乐行业，在教育领域也有很多应用前景。特别是游戏制作中，得到了越来越广泛的应用。如何在游戏引擎中实现无需用户干预的非真实感渲染，成为本文将要解决的问题。目前在游戏引擎中，特殊效果渲染需要单独编写程序实现。本文的研究目的是将非真实感渲染模块作为游戏引擎中特效渲染模块的子模块之一，以插件形式接入引擎主模块。水彩风格因其复杂的艺术特征，一直是非真实感渲染的一个难点。本文选择水彩风格为目标，实现了一种水彩风格的非真

3、实感渲染。作者通过研究当前非真实感渲染领域多种渲染效果的实现手法，借鉴了其中效果好并且效率高的部分，改进了当前已有的渲染流程中不足的部分。根据作者本人对水彩效果的分析理解，建立了一个基于经验的模型。实现了由输入三维模型，经历轮廓线查找、卡通风格渲染、Phong光照模型真实感渲染、图像混合、颜色修改、边缘暗色化处理以及纸张纹理凹凸映射等多个步骤，最终得到水彩风格图像的非真实感渲染流水线。本文的实现过程无需用户干预，采用了基于可编程图形硬件的方法，充分利用了可编程图形硬件的计算能力，速度较快，渲染效果较好，可以较好的运用于游戏引擎当中，为游戏引擎的特效模块提供了一种全新的特

4、效模式。关键词：非真实感渲染，游戏引擎，水彩风格，可编程图形硬件AbstractSincemid1990s，Non-PhotorealisticRendinghasgraduallybecomeoneofthemostactiveresearchtopicsinthepresentfieldsofcomputergraphics．ComparativetoRealisticRendering,NPRismorefocusedonartisticasallartworkorthesubjectivedescriptionoftheobjectiveworld．Astheh

5、otspotofgraphics．NPRhasgrowntoallindependentresearcharea,asithasseveralmethod、researchdirectionandmanyuniversaltechnicalmethod．NPRhasabsorbedlotsofresearchachievementsinrealisticrendering．Beforethat，researchofNPRWasbasedonimageandmostofalgorithmWasimplementedonCPU．Today,thegraphicsrender

6、ingpipelinehasbeenwidelyusedinresearchandimplementationofNPR．Forapplication，NPRtechniqueCanCOVerlotsoffieldslikemoviemaking，cartoonanimationratherthanjustartisticpainting．Andalso，NPRcanmakeitscontributiontoeducation．Especiallyingamedesign，ithasfoundmoreandmoreextensiveapplications．Howtor

7、ealizeakindofNPRrendingingameengines，isbecomingthemostimportantproblemofthisresearch．Nowadaysingameengines，specialeffectrendingisrequiredtorealizebyprogrammingsolely．TheresearchtargetofthisarticleistoregardNPRmoduleasasub-moduleofspecialeffectrendingingamesenginesandswitc