本文从对比真实感渲染和非真实感渲染的异同点入手，对非真实感图形学的目的、方法和各方面的研究内容与应用作了系统介绍。在此基础上，详细深入的探讨了非真实感渲染中的若干主要算法。首先，本文将讨论非真实感渲染中的一个基础问题，模型轮廓线的检测技术。轮廓线技术在非真实感渲染中占有重要地位。它的表现不仅关系到非真实感渲染最终效果的好坏，而且也是实时绘制应用中一个提高速度的关键。在非真实感渲染的三维形体中，轮廓线在视觉效果方面扮演了重要的角色。轮廓线对于三维物体的感知和审美都是必需的，刻画了三维模型的基本外观．艺术家和设计者因此经常通过显式的绘制轮廓线，或者通过在轮廓边缘加强对比来突出轮廓线效果。很多手工绘制的3D场景经常通过简化某些不是非常关心的局部细节和增强轮廓线来突出设计者的设计意图。轮廓线是卡通风格绘制的基础，二三维卡通画在表现模型的时候，通常用轮廓线来勾勒形状，并用粗线来表现模型的重要特征，在技术图中也经常采用类似的手段。轮廓线检测技术可以分为图像空间的检测技术和图形空间的检测技术。本文在详细讨论了目前各种轮廓线检测技术优劣的基础上，提出了一个混合图像和图形空间的检测绘制算法，并结合了最新的硬件加速技术，解决了轮廓线绘制的瓶颈，可以达到实时的效果。本文的方法混合了两种检测轮廓线的算法，吸取了前人算法中的优点，可以较好的检测出轮廓线中最重要的物体轮廓线和内部特征线，我们对物体轮廓线采用背面线框绘制技术，绘制内部特征线时利用了显卡硬件提供的可编程顶点着色器。本文的算法不仅减少了对模型几何信息的依赖，同时适用于动态的模型，利用顶点着色器减少了CPU的运算量，而且可以交互控制的控制轮廓线的粗细，从而得到更好的轮廓线绘制效果。轮廓线的风格化绘制一直是非真实感渲染中一种重要的艺术表现形式。本文在讨论目前轮廓线风格化绘制的一般技术的基础上，提出了一种改进的基于图像空间笔画重建的轮廓线绘制技术。系统从三维模型入手，通过对三维模型的特殊绘制，生成模型的原始笔划像素图像，从像素图像自动提取原始笔划段，再结合模型的三维信息，将笔划段融合生成绘制的笔画，这些笔画构成风格化轮廓线绘制的基础。本文提出的方法首先对不同的边采用唯一的颜色绘制，得到ID参考映像，处理这个映像中像素的到相应边的一组像素，对这组像素进行直线拟合，得到原始笔划段，再对笔划段应用连接合并原则，得到尽可能长的画，最后应用!三翱宇:非真实感渲染若十技术的研究浙江大学硕卜学位论文，2005年2月笔刷绘制这些笔笔画得到最终的图像。本文提出的算法的采用stencil buffer结合硬件顶点着色器获得了效果更好的ID参考映像，在前人算法的基础上增加了对物体内部特征线的处理，在此ID映像基础上提取的笔画已经通过硬件解决了可见性问题，解决了图形空间笔画绘制方法中可见性判断的瓶颈，提高了绘制速度，同时解决了的图像空间绘制方法得到的像素级轮廓线无法进行风格化绘制的弱点。本文的算法在笔划连接等问题上，在前人算法的基础上提高了健壮度。 卡通渲染技术是近几年兴起的非真实感渲染领域的一个新方向。卡通渲染的目的是通过计算机自动生成传统卡通风格的模型与场景的绘制效果。卡通渲染在教育和游戏产业将会有广泛的应用。本文详细介绍了卡通渲染中的关键技术，提出了一种利用硬件加速的实时卡通绘制模型。我们将前面提出的轮廓线绘制方法应用到卡通轮廓线勾勒中，通过顶点着色器模拟光照强度来实现卡通着色，着色时还采用了多纹理技术。本文的算法在轮廓线勾勒方面得益于我们提出的实时轮廓线绘制算法，增加了卡通模型内部的特征，在卡通着色方面改进了前人基于CPU的算法，利用显卡硬件顶点着色器实现了对光照模型的模拟，可以达到实时的效果，对模型本身纹理的处理丰富了卡通渲染的效果。 最后，本文总结了所论述的工作，并对非真实感图形学的发展作了一定的介绍和探讨。关键字 计算机图形学，非真实感渲染，非真实感动画，轮廓线检测，风格化绘制，卡通渲染，渲染语言