摘要：我們在這篇論文當中描述了一個可以自動生成卡通風格動畫角色著色技術，我們的方法需要我們制定shader，并使其根據模型形體自動辨別邊界并進行著色處理。我們解決了具體的問題包括 卡通模型技術，法線貼圖技術以及動態光影生成技術，結果直觀而簡單。 關鍵詞：日式動畫風格；非真實感渲染；賽璐珞著色法 一、概述 由于傳統的手工上色耗費大量的時間以及成本，數字化的無紙動畫上色也僅僅是將制作過程變成手工計算機上色，仍然需要耗費大量的人工時間以及成本。對于這種情況我們希望能夠出現一種技術可以減少這種勞動密集型的上色修型作業，提高效率，同時進一步改善并統一動畫圖形品質，減少項目的運作風險。 文介紹了一種卡通動畫渲染技術，使得上色過程自動化，如圖1左邊我們對角色進行數字化建模的過程，運用我們的算法使得三維角色擁有和二維角色近乎一樣的視覺特征。

圖1：從我們使用數字動畫軟件對二維角色進行數字模型化，我們運用抽象的渲染風格技術進行渲染，會讓人聯想到是卡通手繪的角色 在該技術研究中我們采用較為成熟的日式卡通風格，來作為衡量我們技術實用性，通過我們制定shader以及數字模型來生成日式卡通二維效果，同時我們還可以訪問以及修改shader的參數，例如顏色，高光特性，對比關系，等參數控制最終的渲染結果。同時我們改進相關的流程使得流程高效易用，并能很好的適用于實際的商業動畫項目中。 二、相關工作 1.建立角色模型。 我們通過建立三維幾何體描述需要生成圖形的造型形象。對我們來說具體使用哪一種建模方法并不重要，因為渲染算法本身是通用的，運用不同的算法我們可以計算真實感圖形以及非真實感圖形的計算。我們知道我們一般所制作的數字模型都是依據真實的光照標準來制作的。這種數學模型稱為光照模型，這種模型可以用描述物體表面光強度的物理公式推導出來。給予計算機生成的圖形最基本的真實性。但是三維數字卡通形象都是以非真實效果存在的，這就需要我們按照卡通渲染算法對光照模型的進行適當修改，已滿足最終渲染效果的需要。所謂卡通渲染的基本元素，就是“輪廓線和較統一的著色”。依據卡通圖形的基本特征我們將從著色以和勾線這兩方面來解決問題。 2.著色處理 給三維角色著色處理，需要我們考慮兩個方面。一個是物體本身的顏色紋理，二是環境光照情況。而且對于日式卡通渲染圖形來說，重點是在顏色光與影的變化，對紋理的要求比較少見。因此，對于我們卡通角色著色的討論主要集在光照顏色和陰影顏色上。通常情況，當光線照在物體上的時候，物體的顏色會依據光照強度的衰減出現平滑的明暗變化，這會讓物體看起來更為真實，而我們卡通渲染則需要離散這種光照，使得光與影能夠明顯的區分出來，且參數可以隨意控制光和影的色值，簡單的做法就是給光照強度限制范圍 也就是我們常說的非線性光照（如圖3 B），非線性光照是卡通渲染的重要特征。 圖3 非線性光照使圖像區別于真實感圖像所存在平滑過渡效果，這會讓我們很容易想到的一種解決方法是直接采用紋理貼圖，但是這種靜紋理貼圖局限性比較多，如不能夠根據光照變化而產生變化，在很多地方會限制效果的發揮，大部分時候需要光影動態計算方式，使得整體畫面視覺效果統一。 3.勾線 運用3D技術來為三維角色生成理想的輪廓線，是我們研究的重點，基本的要求是用黑色像素沿著物體的輪廓和邊緣進行填色 當視角點改變時，輪廓線也跟隨改變正確的渲染和計算。 下面是我提出的模擬手繪渲染邊線的解決辦法。