卡通渲染

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卡通渲染（Toon Shading）是一种非真实感绘制（NPR），旨在使电脑生成的图像呈现出手绘般的效果。为了使图像可以与漫画或者卡通达到形似的效果，专业人员通常使用卡通渲染着色器进行处理。卡通渲染是在大约21世纪初期，作为计算机图形学的副产物出现的新技术，并且主要应用于电子游戏中；然而，它可以呈现出如手绘动画一样简洁明了的效果。

卡通渲染又称赛璐珞渲染（Cel-shading），Cel一词来自常用于传统动画的材料赛璐珞。

## 渲染过程

卡通渲染过程从一个普通的3D模型开始。与常规渲染不同的是，卡通渲染的光照效果是经过去真实感处理的。常规光源（明暗间有平滑过渡）的取值被逐一像素计算并投射到一小片独立的明暗区域上，以产生卡通式的单调色彩。

生成“黑线勾边”效果和轮廓线条可以用多种方法。常用方法之一是先渲染出比物体略大的黑色的边线，之后关闭背面探测（Backface culling，用于剔除物件背面不需渲染部分的功能），将朝后的面被用黑色绘制出来。为了扩大轮廓，这些背面会多次以线框模型绘制，且每次都有微小的改变。另一种方法是，背面先以固实方式渲染，并且其顶点均由顶点着色器沿着其顶点法线进行转译。在绘制边线后，重启背面探测来绘制物体的明暗和附属材质。最后，由于场景中的背面比正面所处位置更深远，图像会由深度缓冲组合。最终我们看到的就是，物件拥有黑色的勾边以及内部的轮廓线条。普遍的观点认为，这种用在动画和游戏上使用的“勾边”效果就是卡通渲染，但是实际上，卡通渲染指的是这种渲染方式，而无关是否拥有勾边效果。

下图是使用卡通渲染处理后的犹他茶壶：

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- 用粗线条绘制背侧
- 用基础材质绘制物件
- 渲染

第2、3步可以通过复数材质处理结合为一步（参考材质贴图）。

还有一种勾边方法使用了平面图像处理技术。首先，场景被卡通渲染至屏幕大小的颜色纹理：

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然后，场景的深度和空间表面法线信息被渲染至屏幕大小的颜色纹理：

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之后对法线和深度纹理使用查找边缘滤镜（例如索贝尔算子），可以生成边缘纹理。位于边缘的像素纹理为黑色，其他的为白色：

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最后，边缘纹理和颜色纹理结合起来，生成最终渲染图：

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## 应用

卡通渲染在互动媒体方面首次亮相于2000年发表在Sega Dreamcast上的游戏《Jet Set Radio》，此外，在2002年发表的《萨尔达传说 风之律动》亦是本技术应用的范例。如今，相当数量的游戏都应用了卡通渲染技术，包括一些限制级的游戏，例如《英雄不再》。

### 电子游戏

- 使用卡通渲染技术的电子游戏列表

### 商业广告

#### 北美洲

- Fruity Pebbles Bowling for Fruity Pebbles (2000 promotional ad)
- Mr. Clean (2002 ad's)
- McDonald's (Sesame Street 2005 sponsorship ad on PBS儿童台)
- Neopets Virtual Prize Code (Betty Crocker Canada Fruit-Flavored Snacks 2006 promotional ad on YTV)
- AREVA (2006 promotional ad)
- HSBC HSBCdirect.com (2007 promotional ad)
- BP Connect A Little Better (2007 ad's)
- Boogie (2008 promotional ad)
- Scion xD Little Deviants (2008 ad's)
- Lunchables Pizza & Chicken Dunks with The Lunchables Brigade (2008 ad's)
- Dodge Journey (2009 ad's)
- Pillow Pets Brush Pets (2013 promotional ad)
- Nick Jr. 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)
- Luvs (Bear Hug Stretch & Heavy Doody Blowout Protection ad's)
- 乐高特殊部队
- Bratz Kidz
- Skechers (KEWL Breeze, Z-Strap, Caligear, Bird 33 & Elastika)
- McCain's Zwak Punch
- Sola/Nero/Vena/Olera/Zonte Sparkling Wine
- Toyo Tires Versado LX All-Season Touring Tires (OK Tire promotional ad)

#### 欧洲

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

#### 亚洲

- KIA CARNIVAL II with Dooley and his Friends
- Post Korea Fruity Rice & Coco Balls with Dooley and his Friends
- リルぷりっ ゆびぷるひめチェン!
- リルぷりっDS ひめチェン!アップルピンク

### 电视

#### 日本电视

- 钢弹系列（机动战士，宇宙战舰）
- 机动战士GUNDAM SEED
- SD钢弹FORCE
- 机动战士GUNDAM SEED DESTINY
- 机动战士钢弹00
- 机动战士钢弹UC
- 偶像宣言（第三季）
- 你是主人我是仆（车辆）
- 死亡笔记本（车辆）
- 头文字D系列（车辆）
- 头文字D Fourth Stage
- 头文字D Fifth Stage
- 头文字D Final Stage
- 湾岸竞速（车辆）
- 凉宫春日的忧郁（公路，宇宙战舰）
- K-ON！轻音部（车辆、乐器）
- 绝体绝命でんぢゃらすじーさん
- 索斯机械兽系列（机兽）
- 机兽新世纪ZOIDS
- 机兽新世纪ZERO
- 索斯机械兽V
- The World of GOLDEN EGGS
- 变形金刚：超能连结（变形金刚）
- 战斗妖精雪风（战斗机）
- 强袭魔女（机械化航空步兵、涅洛伊、军舰）
- 星之卡比（卡比等）
- 绝望先生
- FREEDOM-PROJECT
- 决斗大师
- 农大菌物语（细菌）
- 星の海のアムリ
- ペネロペ
- .hack//G.U. TRILOGY
- 衰仔擦胶
- 企鹅找麻烦
- 变身！公主偶像
- 星光少女
- 星光少女 极光之梦
- 星光少女 美梦成真
- 星光少女 彩虹舞台
- 星光少女 群星闪耀
- 星光乐园
- 偶像时间星光乐园
- 星光频道
- 星光魔法
- 游戏王系列（一些怪物）
- 游戏王5D's
- 游戏王ZEXAL
- 游戏王ARC-V
- 游戏王VRAINS
- 游戏王SEVENS
- 宝可梦系列（全部）
- 神奇宝贝超世代
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- 神奇宝贝超级愿望
- 神奇宝贝XY
- 精灵宝可梦 太阳&月亮
- 宝可梦 旅途
- Aikatsu！偶像活动！
- 偶像活动！
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- 偶像活动Friends！
- 偶像活动 on Parade！
- 偶像活动Planet！
- 妖怪手表系列（ED舞）
- 妖怪手表
- 妖怪手表！
- 妖怪手表♪
- 团地友夫
- PSYCHO-PASS（车辆、运输机、统治者、雄蜂）
- 黄金拼图（车辆）
- 名侦探柯南（车辆）
- 我不受欢迎，怎么想都是你们的错！（车辆）
- 偶像学园
- 宇宙战舰大和号2199（宇宙战舰，战斗机，AU09／分析者）
- 我的朋友很少（车辆）
- 翠星上的加尔冈缇亚（船只，机动兵器，战舰，人型机）
- AKB0048
- 苍蓝钢铁战舰 -ARS NOVA-（全部）
- 发现、体验、最喜欢！巧虎（动漫部分）
- ONE PIECE（千阳号）
- 光之美少女系列（在“FRESH”之后用于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！
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- 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
- 开阔天空！光之美少女
- 美妙宠物 光之美少女
- 光之美少女偶像与你
- gdgd妖精s
- Love Live!系列
- Love Live!
- Love Live! Sunshine
- Love Live! 虹咲学园学园偶像同好会
- Love Live! Superstar
- 美少女战士Crystal（第1 ～ 2季）
- コチンPa!
- 魔法少女?なりあ☆がーるず
- 3年D班玻璃假面
- BanG Dream!（第2 ～ 3季）
- でびどる！
- 目隐都市的演绎者（诸多原因的TV版第九话片头；BD版修正）
- 银河骑士传（全部）
- 妄想探索社（全部）
- 绿林女儿罗妮娅
- NO GAME NO LIFE 游戏人生（第十一话片头）
- ALDNOAH.ZERO（甲胄骑士、其他兵器）
- 白银的意志 ARGEVOLLEN（Trail Krieger）
- RAIL WARS! -日本国有铁道公安队-（列车）
- 结城友奈是勇者（部分战斗画面，Vertex）
- 白箱（载具）
- 舰队收藏（战斗画面）
- 正确的卡多
- Wake Up, Girls！新章（跳舞画面）

#### 海外电视

- 芝麻街（全部）
- 辛普森一家（全部）
- 智能星球推进
- 乃出个未来（全部）
- 盖酷家庭（全部）
- 海绵宝宝（全部）
- 智慧星球前沿
- Molly, Star-Racer
- 快乐星球的世界
- 百变Boo!
- 快乐星球历险记
- 龙隐侠
- 小爱因斯坦（全部）
- Ōban Star-Racers 奥本星车手（全部）
- 万能阿曼
- 美少女突击队
- D咖邪恶联盟
- Bunny Maloney
- 极速战轮
- 变形金刚：领袖之证
- J'apprends la langue des signes avec Bali
- 斯拉格精灵
- 幻变精灵之蛋糕甜心
- 小公主苏菲亚
- 超限猎兵-凯能（全部）
- RWBY
- 凯特与米米兔
- 旋风战车队
- 深海探秘
- 皇家趣学院
- 艾莲娜公主
- 无限可能：假如…？

### 电影

#### 日本电影

- 攻壳机动队2 INNOCENCE
- 苹果核战
- 福音战士新剧场版（福音战士、宇宙战舰）
- 和谐Harmony
- 光之美少女系列 All Stars（在“FRESH”之后用于OP和ED舞）
- 光之美少女 All Stars DX 大家都是朋友☆奇迹的全员大集合！
- 光之美少女 All Stars DX2 希望之光☆守护彩虹宝石！
- 光之美少女 All Stars DX3 传达到未来！连结世界☆彩虹之花！
- 光之美少女 All Stars New Stage 未来的朋友
- 光之美少女 All Stars New Stage2 心之朋友
- 光之美少女 All Stars New Stage3 永远的朋友
- 光之美少女 All Stars 春之嘉年华♪
- 光之美少女 All Stars 大家歌唱吧♪奇迹的魔法！
- 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 与大家不可思议的一天
- 光之美少女 All Stars F
- 航海王3D：追逐草帽大冒险
- K-ON!（车辆、乐器）
- 乐园追放 -Expelled from Paradise-
- 苍蓝钢铁战舰 -ARS NOVA- DC（全部）
- 宣告黎明的露之歌
- 未来的未来（全部）
- 乘浪之约
- 龙与雀斑公主

#### 海外电影

- 鹿兄鼠弟
- Scary Godmother: Halloween Spooktacular
- Hot Wheels: World Race
- Rescue Heroes: The Movie
- Scary Godmother: The Revenge of Jimmy
- 汤姆猫与杰利鼠