卡通渲染（英語：Toon Shading）是一種非真實感繪製（NPR），旨在使電腦生成的圖像呈現出手繪般的效果。為了使圖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）的取值被逐一像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，之後關閉背面探測（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，圖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：

1. 用粗線條繪製背側
2. 用基礎材質繪製物件
3. 渲染

第 2、3 步可以通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，場景被卡通渲染至屏幕大小的顏色紋理：

然後，場景的深度和空間表面法線信息被渲染至屏幕大小的顏色紋理：

之後對法線和深度紋理使用查找邊緣濾鏡（例如索貝爾算子），可以生成邊緣紋理。位於邊緣的像素紋理為黑色，其他的為白色：

最後，邊緣紋理和顏色紋理結合起來，生成最終渲染圖：



圖庫



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》。

電子遊戲


* 使用卡通渲染技術的電子遊戲列表

商業廣告

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 Kids)

* 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)

* Lego Exo-Force

* 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)

歐洲


* Télétoon ID's & ad's (Smart Planet)

* Piwi ID's & ad's (Happy Planet)

* L'Oréal Couleur Expert ad's

亞洲


* 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

電視

日本電視


* 鋼彈系列（機動戰士，宇宙戰艦）
  
* 機動戰士鋼彈 SEED
  
* SD 鋼彈 FORCE
  
* 機動戰士鋼彈 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）

* 絶體絶命でんぢゃらすじーさん

* 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

* The World of GOLDEN EGGS

* 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）

* 星の海のアムリ

* ペネロペ

* .hack//G.U. TRILOGY

* ケシカスくん

* 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 彩虹舞台
  
* 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
  
* 伸向天空！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）

* 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）

海外電視


* 芝麻街（全部）

* 辛普森一家（全部）

* 智能星球推進

* 乃出個未來（全部）

* 蓋酷家庭（全部）

* 海綿寶寶（全部）

* 智慧星球前沿

* Molly, Star-Racer

* 快樂星球的世界

* 百變 Boo!

* 快樂星球歷險記

* 龍隱俠

* 小愛因斯坦（全部）

* Ōban Star-Racers 奧本星車手（全部）

* 萬能阿曼

* 美少女突擊隊

* D 咖邪惡聯盟

* Bunny Maloney

* 極速戰輪

* 變形金剛：領袖之證

* J'apprends la langue des signes avec Bali

* 斯拉格精靈

* 幻變精靈之蛋糕甜心

* 小公主蘇菲亞

* 超限獵兵 - 凱能（全部）

* RWBY

* 凱特與米米兔

* 旋風戰車隊

* 深海探秘

* 皇家趣學院

* 艾蓮娜公主

* 無限可能：假如…？

電影

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

* 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

海外電影


* 鹿兄鼠弟

* Scary Godmother: Halloween Spooktacular

* Hot Wheels: World Race

* Rescue Heroes: The Movie

* Scary Godmother: The Revenge of Jimmy

* Jungle Book: Rikki-Tikki-Tavi to the Rescue

* A Christmas Carol (2006 film)

* Kong: Return to the Jungle

* Alice in Wonderland: What's the Matter With Hatter?

* The Prince and the Pauper: Double Trouble

* The Three Musketeers: Saving the Crown

* 湯姆貓與傑利鼠



參見


* 使用卡通渲染技術的電子遊戲列表

* 偽三維



參考文獻



外部連結


* Shirowproject.com，一個由攻殼機動隊啟發的電影級別卡通渲染計劃

* IGN: _Jet Set Radio_ review（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Retrieved August 4, 2005.

* GameDev.net - Cel-Shading. Retrieved August 5, 2005.