随着科技的发展,计算机软硬件设备都得到了巨大的发展,三维引擎技术逐渐成为计算机图形学研究的主要方向之一。在三维引擎技术中,非真实感技术在九十年代被提出后,历经短短二十余年,在图形风格化渲染领域快速发展。在卡通渲染子领域中,轮廓描边技术作为最重要的实现方法之一,也更加多样与高效。本文针对图形渲染效果提出了一套评价指标,尤其是针对描边算法的渲染效果创新得提出了描边覆盖率及描边均匀度两个量化评价指标。针对该两个核心评价指标又分别设计了量化算法。基于Unity3D引擎,使用C#编程语言,快速研发、实现及应用了多种图形描边算法,包括缩放描边法、法线偏置法、视角法线垂直法、图像边缘检测绘制法等。基于视角法线垂直描边法,结合phong光照模型以及贴图采样,实现了一种水墨风格化描边效果算法。将多个评价量化指标应用于不同描边算法渲染效果图,依据量化结果,对比评价了多种描边算法的效果。针对法线偏置法实现的描边渲染效果存在的描边轮廓与模型穿透问题,本文提出了法线扁平化的优化算法。针对法线偏置法近粗远细的非均匀描边效果,结合立体几何及相似三角的求解量化关系,研究分析模型数据深度与模型渲染效果的关系,创新得提出了基于深度补偿的均匀描边算法,实现了实时计算,并且描边的均匀度不随渲染对象的深度改变而剧烈变化的算法效果与性能。针对不同描边包裹类型的描边效果需求,结合均匀描边算法,分别设计了内轮廓均匀描边效果、全包裹均匀描边效果以及独立对象外轮廓均匀描边效果三种均匀描边效果的渲染逻辑。对比评价了不同描边包裹类型的算法逻辑对整体算法实现性能的影响。最后,将多种描边算法应用于动画效果制作中,在机甲机器人以及人形机器人两种不同类型的模型中应用,对比评价了均匀描边算法与其他多种描边渲染算法在不同动画场景中的算法性能与效果。