卡通渲染

上圖是對在丁丁歷險記之月球探險中的太空服使用了基礎卡通渲染著色器和邊緣探測後的效果對比，左為塑膠質感渲染，右為卡通渲染。

卡通渲染（Toon Shading）是一種非真實感繪製（NPR），旨在使電腦生成的影像呈現出手繪般的效果。為了使影像可以與漫畫或者卡通達到形似的效果，專業人員通常使用卡通渲染著色器進行處理。卡通渲染是在大約 21 世紀初期，作為計算機圖形學的副產物出現的新技術，並且主要應用於電子遊戲中；然而，它可以呈現出如手繪動畫一樣簡潔明瞭的效果。

卡通渲染又稱賽璐珞渲染（Cel-shading），Cel 一詞來自常用於傳統動畫的材料賽璐珞。

渲染過程

卡通渲染過程從一個普通的 3D 模型開始。與常規渲染不同的是，卡通渲染的光照效果是經過去真實感處理的。常規光源（明暗間有平滑過渡）的取值被逐一畫素計算並投射到一小片獨立的明暗區域上，以產生卡通式的單調色彩。

生成 “黑線勾邊” 效果和輪廓線條可以用多種方法。常用方法之一是先渲染出比物體略大的黑色的邊線，之後關閉（Backface culling，用於剔除物件背面不需渲染部分的功能），將朝後的面被用黑色繪製出來。為了擴大輪廓，這些背面會多次以線框模型繪製，且每次都有微小的改變。另一種方法是，背面先以固實方式渲染，並且其頂點均由頂點著色器沿著其頂點法線進行轉譯。在繪製邊線後，重啟背面探測來繪製物體的明暗和附屬材質。最後，由於場景中的背面比正面所處位置更深遠，影像會由深度緩衝組合。最終我們看到的就是，物件擁有黑色的勾邊以及內部的輪廓線條。普遍的觀點認為，這種用在動畫和遊戲上使用的 “勾邊” 效果就是卡通渲染，但是實際上，卡通渲染指的是這種渲染方式，而無關是否擁有勾邊效果。

下圖是使用卡通渲染處理後的猶他茶壺：

使用卡通渲染處理後的猶他茶壺

用粗線條繪製背側
用基礎材質繪製物件
渲染

第 2、3 步可以透過複數材質處理結合為一步（參考材質貼圖）。

還有一種勾邊方法使用了平面圖像處理技術。首先，場景被卡通渲染至螢幕大小的顏色紋理：

250px

然後，場景的深度和空間表面法線資訊被渲染至螢幕大小的顏色紋理：

250px

250px

之後對法線和深度紋理使用查詢邊緣濾鏡（例如索貝爾運算元），可以生成邊緣紋理。位於邊緣的畫素紋理為黑色，其他的為白色：

250px

最後，邊緣紋理和顏色紋理結合起來，生成最終渲染圖：

800px

相簿

應用

卡通渲染在互動媒體方面首次亮相於 2000 年發表在 Sega Dreamcast 上的遊戲《Jet Set Radio》，此外，在 2002 年發表的《薩爾達傳說 風之律動》亦是本技術應用的範例。如今，相當數量的遊戲都應用了卡通渲染技術，包括一些限制級的遊戲，例如《英雄不再》。

3.1 電子遊戲

3.2 商業廣告

3.2.1 北美洲

Bowling for Fruity Pebbles (2000 promotional ad)
(2002 ad's)
McDonald's (Sesame Street 2005 sponsorship ad on)
Neopets Virtual Prize Code (Fruit-Flavored Snacks 2006 promotional ad on YTV)
(2006 promotional ad)
HSBC HSBCdirect.com (2007 promotional ad)
A Little Better (2007 ad's)
(2008 promotional ad)
Little Deviants (2008 ad's)
Pizza & Chicken Dunks with The Lunchables Brigade (2008 ad's)
(2009 ad's)
Brush Pets (2013 promotional ad)
ID's by Steve Speer
Commit Mint Lozenges ad's
Hewlett Packard ad's
Pampers Kandoo (Flushable Toilet Wipes, Foaming Handsoap, Foaming Shampoo & Body Wash ad's)
(Bear Hug Stretch & Heavy Doody Blowout Protection ad's)
Skechers (KEWL Breeze, Z-Strap, Caligear, Bird 33 & Elastika)
McCain's Zwak Punch
Sola/Nero/Vena/Olera/Zonte Sparkling Wine
Versado LX All-Season Touring Tires (OK Tire promotional ad)

3.2.2 歐洲

ID's & ad's (Smart Planet)
ID's & ad's (Happy Planet)
L'Oréal Couleur Expert ad's

3.2.3 亞洲

with
Fruity Rice & Coco Balls with

3.3 電視

3.3.1 日本電視

鋼彈系列（機動戰士，宇宙戰艦）
機動戰士 GUNDAM SEED
SD 鋼彈 FORCE
機動戰士 GUNDAM SEED DESTINY
機動戰士鋼彈 00
機動戰士鋼彈 UC
偶像宣言（第三季）
妳是主人我是僕（車輛）
死亡筆記本（車輛）
頭文字 D 系列（車輛）
頭文字 D Fourth Stage
頭文字 D Fifth Stage
頭文字 D Final Stage
灣岸競速（車輛）
涼宮春日的憂鬱（公路，宇宙戰艦）
K-ON！輕音部（車輛、樂器）
索斯機械獸系列（機獸）
機獸新世紀 ZOIDS
機獸新世紀 ZERO
索斯機械獸 V
變形金剛：超能連結（變形金剛）
戰鬥妖精雪風（戰鬥機）
強襲魔女（機械化航空步兵、涅洛伊、軍艦）
星之卡比（卡比等）
絕望先生
FREEDOM-PROJECT
決鬥大師
農大菌物語（細菌）
企鵝找麻煩
變身！公主偶像
星光少女
星光少女 極光之夢
星光少女 美夢成真
星光少女 彩虹舞臺
星光少女 群星閃耀
星光樂園
偶像時間星光樂園
星光頻道
星光魔法
遊戲王系列（一些怪物）
遊戲王 5D's
遊戲王 ZEXAL
遊戲王 ARC-V
遊戲王 VRAINS
遊戲王 SEVENS
寶可夢系列（全部）
神奇寶貝超世代
神奇寶貝 鑽石 & 珍珠
神奇寶貝超級願望
神奇寶貝 XY
精靈寶可夢 太陽 & 月亮
寶可夢 旅途
Aikatsu！偶像活動！
偶像活動！
偶像活動 Stars！
偶像活動 Friends！
偶像活動 on Parade！
偶像活動 Planet！
妖怪手錶系列（ED 舞）
妖怪手錶
妖怪手錶！
妖怪手錶♪
團地友夫
PSYCHO-PASS（車輛、運輸機、統治者、雄蜂）
黃金拼圖（車輛）
名偵探柯南（車輛）
我不受歡迎，怎麼想都是你們的錯！（車輛）
偶像學園
宇宙戰艦大和號 2199（宇宙戰艦，戰鬥機，AU09／分析者）
我的朋友很少（車輛）
翠星上的加爾岡緹亞（船隻，機動兵器，戰艦，人型機）
AKB0048
蒼藍鋼鐵戰艦 -ARS NOVA-（全部）
發現、體驗、最喜歡！巧虎（動漫部分）
ONE PIECE（千陽號）
光之美少女系列（在「FRESH」之後用於 ED 舞）
FRESH 光之美少女！
Heartcatch 光之美少女！
Suite 光之美少女♪
Smile 光之美少女！
DokiDoki! 光之美少女
Happiness Charge 光之美少女！
Go！Princess 光之美少女
魔法使 光之美少女！
KiraKira☆光之美少女 A La Mode
HUG! 光之美少女
Star☆Twinkle 光之美少女
Healin' Good ♥ 光之美少女
Tropical-Rouge！光之美少女
Delicious Party ♡ 光之美少女
開闊天空！光之美少女
美妙寵物 光之美少女
gdgd 妖精 s
Love Live! 系列
Love Live!

Love Live! Sunshine
Love Live! 虹咲學園學園偶像同好會
Love Live! Superstar
美少女戰士 Crystal（第 1 ～ 2 季）
3 年 D 班玻璃假面
BanG Dream!（第 2 ～ 3 季）
目隱都市的演繹者（諸多原因的 TV 版第九話片頭；BD 版修正）
銀河騎士傳（全部）
妄想探索社（全部）
綠林女兒羅妮婭
NO GAME NO LIFE 遊戲人生（第十一話片頭）
ALDNOAH.ZERO（甲冑騎士、其他兵器）
白銀的意志 ARGEVOLLEN（Trail Krieger）
RAIL WARS! - 日本國有鐵道公安隊 -（列車）
結城友奈是勇者（部分戰鬥畫面，Vertex）
白箱（載具）
艦隊收藏（戰鬥畫面）
正確的卡多
Wake Up, Girls！新章（跳舞畫面）

3.3.2 海外電視

芝麻街（全部）
辛普森一家（全部）
乃出個未來（全部）
蓋酷家庭（全部）
海綿寶寶（全部）
百變 Boo!

小愛因斯坦（全部）
（全部）
萬能阿曼
變形金剛：領袖之證
斯拉格精靈
小公主蘇菲亞
超限獵兵 - 凱能（全部）
RWBY
旋風戰車隊
艾蓮娜公主
無限可能：假如…？

3.4 電影

3.4.1 日本電影

攻殼機動隊 2 INNOCENCE
蘋果核戰
福音戰士新劇場版（福音戰士、宇宙戰艦）
和諧 Harmony
光之美少女系列 All Stars（在「FRESH」之後用於 OP 和 ED 舞）
光之美少女 All Stars DX 大家都是朋友☆奇蹟的全員大集合！
光之美少女 All Stars DX2 希望之光☆守護彩虹寶石！
光之美少女 All Stars DX3 傳達到未來！連結世界☆彩虹之花！
光之美少女 All Stars New Stage 未來的朋友
光之美少女 All Stars New Stage2 心之朋友
光之美少女 All Stars New Stage3 永遠的朋友
光之美少女 All Stars 春之嘉年華♪
光之美少女 All Stars 大家歌唱吧♪奇跡的魔法！
光之美少女 Dream Stars!

光之美少女 Super Stars!

HUG！光之美少女♡光之美少女 All Stars Memories
光之美少女 Miracle Universe
光之美少女 Miracle Leap 與大家不可思議的一天
光之美少女 All Stars F
航海王 3D：追逐草帽大冒險
K-ON!（車輛、樂器）
樂園追放 -Expelled from Paradise-
蒼藍鋼鐵戰艦 -ARS NOVA- DC（全部）
宣告黎明的露之歌
未來的未來（全部）
乘浪之約
龍與雀斑公主

3.4.2 海外電影

湯姆貓與傑利鼠