卡通渲染技术在游戏中的应用.doc
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卡通渲染技术在游戏中的应用,页数44字数21725摘要 近几年来，游戏已经成为全球娱乐市场的主流，而将卡通渲染技术应用到游戏中获得了貌似卡通渲染的独特视觉效果，又推动了游戏的进一步发展，但国内对卡通渲染技术研究的却较少。本文针对这一特点，通过对国内外卡通渲染技术发展的总结，研究了。首先，简单介绍...
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卡通渲染技术在游戏中的应用
页数 44 字数 21725
摘要
近几年来，游戏已经成为全球娱乐市场的主流，而将卡通渲染技术应用到游戏中获得了貌似卡通渲染的独特视觉效果，又推动了游戏的进一步发展，但国内对卡通渲染技术研究的却较少。本文针对这一特点，通过对国内外卡通渲染技术发展的总结，研究了卡通渲染技术在游戏中的应用。
首先，简单介绍了卡通渲染技术的定义及特点，对国内外卡通渲染技术的研究发展现状进行了归纳和总结，阐述了卡通渲染技术在游戏中的应用情况，为本文的研究工作奠定了重要的基础。
其次，扼要概述了3DS文件结构形式的特点。针对这一特点，提出了文件格式的转换方法和模型法向量的修正算法。
接着，阐述了卡通渲染的两个关键技术的基本思想和方法，对轮廓线检测技术和卡通着色技术进行了综述。
在分析了各种轮廓线的检测算法和可见性的基础上，提出了一种新的轮廓线检测算法。我们对物体外部特征采用背面线框绘制技术，绘制内部特征线时利用了显卡硬件提供的可编程顶点着色器，从而得到了更好的轮廓线绘制效果。
在仔细研究了现有的卡通渲染着色技术后，我们改进了前人基于CPU的算法。通过顶点着色器模拟光照强度来实现卡通着色，着色时还采用了多纹理技术，达到了实时的效果，对模型本身纹理的处理丰富了卡通渲染的效果。
最后，应用所研究的理论方法，对卡通渲染技术在游戏中的应用进行了分析和研究。通过一个简单的游戏，实现了卡通渲染技术在游戏中的应用。在游戏时代日渐成熟的今天，卡通渲染技术凭借着独特的视觉效果和系统资源占用率小的特点，必将在游戏中获得巨大的应用。
关键词：轮廓线检测,卡通着色,卡通渲染
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 卡通渲染技术 2
1.2.1 卡通渲染技术的定义 2
1.2.2 卡通渲染技术的特点 2
1.2.3 卡通渲染的关键技术 3
1.2.4 卡通渲染技术的研究现状 4
1.2.5 卡通渲技术在游戏中的应用现状 5
1.3 本文的主要研究内容 6
2 模型文件格式的转换 7
2.1 3ds文件格式简介 7
2.2 文件格式的转换 7
2.2.1 边集的建立 8
2.2.2 模型法向量方向的修正 8
3 轮廓线检测 10
3.1 轮廓线检测算法的研究现状 10
3.2 可见性问题 11
3.3 实现的基本原理 12
3.4 绘制第一类轮廓线 12
3.5 绘制物体特征轮廓线 14
3.5.1 高级渲染语言（Hight Level Shading Language） 14
3.5.2 我们采用的顶点着色器（Vertex Shader） 14
4 卡通着色 17
4.1 实现原理 17
4.2 光照模型 17
4.3 卡通着色的具体实现过程 17
4.4 增强卡通效果 19
4.5 卡通着色的顶点着色器代码 19
5 卡通渲染技术优化的可行性分析 23
5.1 描边的优化 23
5.2 着色的优化 23
5.2.1 模型重构 23
5.3 获得更好的效果 24
5.3.1 生成有粗细的描边 24
5.3.2 抗锯齿 24
6 卡通渲染技术演示程序的设计 25
6.1 概要说明 25
6.1.1 开发环境 25
6.2 总体设计 25
6.2.1 模块划分 25
6.2.2 各模块间关系 26
6.2.3 数据流 26
6.3 详细设计 27
6.3.1 3ds文件读取模块 27
6.3.2 格式转换模块 27
6.3.3 特征边检测模块 28
6.3.4 卡通渲染输出模块 29
6.3.5 场景组织模块 31
6.3.6 摄像机模块 32
6.3.7 窗口模块 32
6.3.8 模型控制模块 33
6.4 调试技巧 33
6.5 实现和结果 33
结论 36
参考文献 37
致谢 39
附录 40
参考文献
[1] 谢明。基于Directx9.0的3D游戏设计.四川大学工程硕士学位论文.2004，4，30.
[2] Sorin.虚拟的徘徊—卡通渲染，PCDIY，2005(6)，139—142.
[3] 王翱宇.非真实感渲染若干技术的研究，浙江大学硕士论文.2005年2月.
[4] 申晓.卡通渲染，电脑编程技巧与维护.2004.7
[5] G.Winkenbach and D.H.Salesin. Computer-Generated Pen-and-Ink Illustration. Computer Graphics,Annual Conference Series,(SIGGRAPH’94 proceedings),July 1944,pp.91-100.
页数 44 字数 21725
摘要
近几年来，游戏已经成为全球娱乐市场的主流，而将卡通渲染技术应用到游戏中获得了貌似卡通渲染的独特视觉效果，又推动了游戏的进一步发展，但国内对卡通渲染技术研究的却较少。本文针对这一特点，通过对国内外卡通渲染技术发展的总结，研究了卡通渲染技术在游戏中的应用。
首先，简单介绍了卡通渲染技术的定义及特点，对国内外卡通渲染技术的研究发展现状进行了归纳和总结，阐述了卡通渲染技术在游戏中的应用情况，为本文的研究工作奠定了重要的基础。
其次，扼要概述了3DS文件结构形式的特点。针对这一特点，提出了文件格式的转换方法和模型法向量的修正算法。
接着，阐述了卡通渲染的两个关键技术的基本思想和方法，对轮廓线检测技术和卡通着色技术进行了综述。
在分析了各种轮廓线的检测算法和可见性的基础上，提出了一种新的轮廓线检测算法。我们对物体外部特征采用背面线框绘制技术，绘制内部特征线时利用了显卡硬件提供的可编程顶点着色器，从而得到了更好的轮廓线绘制效果。
在仔细研究了现有的卡通渲染着色技术后，我们改进了前人基于CPU的算法。通过顶点着色器模拟光照强度来实现卡通着色，着色时还采用了多纹理技术，达到了实时的效果，对模型本身纹理的处理丰富了卡通渲染的效果。
最后，应用所研究的理论方法，对卡通渲染技术在游戏中的应用进行了分析和研究。通过一个简单的游戏，实现了卡通渲染技术在游戏中的应用。在游戏时代日渐成熟的今天，卡通渲染技术凭借着独特的视觉效果和系统资源占用率小的特点，必将在游戏中获得巨大的应用。
关键词：轮廓线检测,卡通着色,卡通渲染
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 卡通渲染技术 2
1.2.1 卡通渲染技术的定义 2
1.2.2 卡通渲染技术的特点 2
1.2.3 卡通渲染的关键技术 3
1.2.4 卡通渲染技术的研究现状 4
1.2.5 卡通渲技术在游戏中的应用现状 5
1.3 本文的主要研究内容 6
2 模型文件格式的转换 7
2.1 3ds文件格式简介 7
2.2 文件格式的转换 7
2.2.1 边集的建立 8
2.2.2 模型法向量方向的修正 8
3 轮廓线检测 10
3.1 轮廓线检测算法的研究现状 10
3.2 可见性问题 11
3.3 实现的基本原理 12
3.4 绘制第一类轮廓线 12
3.5 绘制物体特征轮廓线 14
3.5.1 高级渲染语言（Hight Level Shading Language） 14
3.5.2 我们采用的顶点着色器（Vertex Shader） 14
4 卡通着色 17
4.1 实现原理 17
4.2 光照模型 17
4.3 卡通着色的具体实现过程 17
4.4 增强卡通效果 19
4.5 卡通着色的顶点着色器代码 19
5 卡通渲染技术优化的可行性分析 23
5.1 描边的优化 23
5.2 着色的优化 23
5.2.1 模型重构 23
5.3 获得更好的效果 24
5.3.1 生成有粗细的描边 24
5.3.2 抗锯齿 24
6 卡通渲染技术演示程序的设计 25
6.1 概要说明 25
6.1.1 开发环境 25
6.2 总体设计 25
6.2.1 模块划分 25
6.2.2 各模块间关系 26
6.2.3 数据流 26
6.3 详细设计 27
6.3.1 3ds文件读取模块 27
6.3.2 格式转换模块 27
6.3.3 特征边检测模块 28
6.3.4 卡通渲染输出模块 29
6.3.5 场景组织模块 31
6.3.6 摄像机模块 32
6.3.7 窗口模块 32
6.3.8 模型控制模块 33
6.4 调试技巧 33
6.5 实现和结果 33
结论 36
参考文献 37
致谢 39
附录 40
参考文献
[1] 谢明。基于Directx9.0的3D游戏设计.四川大学工程硕士学位论文.2004，4，30.
[2] Sorin.虚拟的徘徊—卡通渲染，PCDIY，2005(6)，139—142.
[3] 王翱宇.非真实感渲染若干技术的研究，浙江大学硕士论文.2005年2月.
[4] 申晓.卡通渲染，电脑编程技巧与维护.2004.7
[5] G.Winkenbach and D.H.Salesin. Computer-Generated Pen-and-Ink Illustration. Computer Graphics,Annual Conference Series,(SIGGRAPH’94 proceedings),July 1944,pp.91-100.
