非真实感绘制是与传统的真实感绘制相对应的一种图形学绘制技术,非真实感绘制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。作为图形学研究的热点,非真实感绘制已经发展成为一个独立的分支,拥有多个固定的研究方向和很多通用技术方法。 从上世纪90年代起步至今,非真实感渲染吸收了真实感渲染所取得的大量研究成果,其绘制方法从简单的依靠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,非真实感绘制技术涉及的范围不再局限于辅助绘制艺术画,还涉及到电影、卡通动画、游戏制作等娱乐行业,并且在教育领域也有很多应用前景。 和真实感渲染一样,非真实感渲染向着复杂化、自动化、实时化等方向发展。从起初对单幅静态图像的处理发展到现在对视频和三维场景的绘制,从原先绘制过程需要大量人工交互发展到现在计算机自动识别、绘制,并且由于可编程图形硬件的支持,很多绘制技术经改进、加速已经可以实时的渲染视频或三维场景成为动画。 虽然有GPU可变成流水线提供的强大帮助,实时非真实感渲染的研究还是遇到很多困难,特别是在动画过程中帧与帧的一致性。另外,现有的研究成果缺乏必要的整理,有些问题的研究出现重复,为此需要对常用渲染技术归纳总结。文章对非真实感渲染的两个分支——铅笔画渲染和艺术化风格渲染技术提出算法改进。借助可编程流水线提出一套三维场景实时铅笔风格动画渲染系统,采用基于图像的后处理的方法,达到较好的帧与帧一致性。艺术风格渲染则以视频为数据源,也是利用GPU替代传统的CPU,实现基于笔划的渲染流程,尽可能达到实时渲染的目的。在此基础上,提出一套实时非真实感渲染引擎框架,综合基于图像的后处理方法和基于三维的处理方法,构建动画渲染流水线,利用可编程图形硬件GPU将几种通用的非真实感渲染技术模块化,为以后这一领域的研究提供一个简便的工具。