卡通风格光影渲染在动漫游戏中的应用

蔡浩宇

摘要：近年来，游戏已成为全球娱乐市场的主流。卡通风格的光影渲染技术在游戏中的应用，取得了类似于卡通渲染的独特视觉效果，促进了游戏的进一步发展。然而，国内对卡通风格光影渲染技术的研究很少。根据这一特点，本文分析了卡通风格光影渲染技术，研究了卡通风格光影渲染技术在动漫游戏中的应用。

关键词：卡通风格光影；渲染；动漫游戏；

在我国，由于受到开发成本以及硬件和设施的影响，很难做到漂亮的现实场景渲染风格，但是却能够做到漂亮的卡通渲染。3D游戏的主流是以实景渲染的大潮流为主，虽然卡通渲染只是一种特定的另类风格，但是它的这股势头力量是不可低估的，既不需要很高的研发成本，对计算机配置要求也不高。所以利用卡通渲染的特点并做好技术优化，只要将一款作品的开发重心转移到更好的交互性和游戏性上，相信一定可以取得良好效果的。

一、卡通风格光影渲染技术

1.1卡通风格光影渲染技术的定义

卡通风格光影渲染技术是非实景渲染技术的一种，有时也被称作风格化渲染。非实景渲染技术是相对通常的实景渲染技术而言的。传统的实景渲染之强调的是渲染的真实性，力求做到模仿甚至是代替真实的场景；而非实景渲染技术根本不需要强调渲染的真实性，它根据不同的需要，使用不同色彩进行渲染。人们并不是要看上去那么真实的图像，在计算机辅助设计中用线框表示物体，用平面表示颜色，这样十分便于辨别。卡通渲染同样体现着非实景渲染的特点，其设计者力求让渲染结果融于卡通画面，主要用于在三维场景中获得貌似卡通风格的效果，具体表现为将场景、贴图由不明显的渐变色块夹杂简单处理构成，强调结构线条、色块，忽略细节等等。卡通渲染需要设计师具有更加概念化的想法，在渲染的结果中表现出质感来。在充分利用了三维制作技术和实时渲染的同时让画面拥有一种鲜明独特的卡通视觉效果。

1.2卡通风格光影渲染技术的特点

卡通渲染主要有两个特点，第一个特点是物体表面覆盖着大量单调的颜色，光影变化剧烈，物体明暗间过渡是不连贯、非平滑的，这个是相对于真实感渲染来说。卡通渲染采用的颜色很少，而且存在着大面积的色彩，虽然在复杂的场景可以有很多种颜色，但是对场景中模型的某一局部要用同一种颜色，比如对于光照不同的部分，通过颜色的深浅来表示明暗、阴影。在色彩过渡的时候是直接过渡，从一种颜色跳到另一种颜色，两种颜色之间还可以有轮廓线，相对于软阴影这样的技术，这个技术可以称之为硬着色。第二个特点是拥有明显的轮廓边，粗重的边缘效果，这是卡通和漫画风格的基本特征，轮廓边用来勾勒出模型的基本特征。

1.3卡通风格光影渲染技术的关键技巧和操作方法

卡通渲染技术主要包括两个关键技术：一个是轮廓线技术；一个是卡通着色技术。

轮廓线主要用来实现卡通渲染的描边过程，而描边产生对对象轮廓的着重和强调，对于描边，多使用轮廓检测技术实现。轮廓检测技术在卡通绘制中起着重要作用，是卡通绘制风格的基础。其性能不仅关系到动画渲染的最终效果，也是提高实时渲染应用速度的关键。同时，等高线对于卡通渲染对象的感知和美学是必要的。通常轮廓线用于勾勒形状，粗线用于表示模型的重要特征，描绘卡通模型的基本特征。

卡通着色技术主要是把色彩与阴影混合在一起，再进行光线渲染处理之后，使3d模型看上去不那么生硬，呈现凹凸不平的效果，让物体更加富有层次感，同时并没有影响物体的几何构造或添加额外的光点面，从而形成了如同卡通影视片的彩墨渲染的图像效果，使动漫人物图像更为生动有趣。卡通着色的基本问题是为对象添加着色和颜色。明亮部分是光接收部分，黑暗部分是背光部分。在真实感渲染中，明暗类似于灯光和阴影，但在卡通渲染中，明暗之间的过渡具有明显的边界，而不是连续性。

二、卡通风格光影渲染技术在动漫游戏中的应用

2.1卡通风格光影渲染技术在动漫游戏中的应用背景

3D技术已广泛应用动漫游戏中，与传统运用普通2D画面的方式相比，其具有资金投资相对低、信息量较小、展示信息灵活多样丰富的优势。虽然现在3D技术在制作上的应用已非常成熟且普遍，但在创作动漫风格作品时仍然存在着许多困难。其中难题之一就在于对光的渲染，主要是指物体表面的低亮度和高光。但我们也可以通过调整模型的表面特征和光的物理特征，来得到更加真实的光影。一般来说，我们可以获得大量的细部和微妙的过渡光影。相反，卡通风格则要求光与影。一方面，要求不要有太多细节，这会损害图像的清洁度，此外，它还要求在明暗间的过渡要很紧凑，在阴影与高光应产生更清晰完美的整体轮廓。

2.2卡通风格光影渲染技术在动漫游戏中的应用优势及意义

利用数字技术缩小二维动画与三维动画的区别，是数字艺术必须解决的重要问题之一。动画渲染技术可以在大幅降低制作成本的前提下模拟二维动画的效果，丰富二维动画的镜像语言和视觉信息，并在二维动画和三维动画之间形成特效。虽然目前的动画渲染技术在艺术表现力上还存在诸多缺陷

，但秦大胆地采用了这一技术，要真正抓住所有动画观众的心，还有很长的路要走，然而不可否认的是，这是中国动画创作者在国产动画风格和制作方式上的一次有益尝试。曾经以传统二维动画闻名的中国动画，如今正面临着机遇和挑战。卡通风格光影渲染技术的应用和探索，无疑对传统风格动画的再现和创新具有重要的现实意义。

三、卡通风格光影渲染技术在动漫游戏中的应用方面的现存问题和解决措施

3.1现存问题

目前，将静态光照图技术应用在网络游戏中，也可以进行卡通风格的灯光渲染，即设计者可以直接在光照图中渲染光影，并记录模型上的明暗位置和高光。在渲染类游戏中，可渲染光线和阴影，可按照要求调节光线和阴影的高度。这种技术可以产生良好的画面视觉效果，但只是在一个光照图的位置上出现光和阴影，没有随着照明位置的改变而发生变化。在人物活动中，会发现在画面上绘制的光影缺乏活力。

3.2解决措施

使用以下方法解决了现有游戏光影渲染方法中的光影不会随着照明方向的变化而变化的问题，导致画面缺乏生动性。

（1） 分别计算漫反射强度和高光强度。

（2） 偏移漫反射强度，根据偏移漫反射强度确定明暗区域。

（3） 偏移高光的强度，并根据偏移高光的强度确定高光区域。

（4） 合成明暗区域和高亮区域以获得渲染图像。

四、结束语

综上所述，卡通风格光影渲染技术是提升动画表现效果的最有效途径，这样才能让动漫作品更具有艺术感染力，从而让内容变得更加生动有趣。它不仅仅局限于画面的静态表现，也是一个意境的营造与审美体验，是人类共通的感觉与心灵感受。合理的光影造型能够起到成倍的作用，从而使其增加很多魅力。

参考文献：

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[4]李姣.水墨美术风格在游戏中的应用研究[J].戏剧之家，2018:149.

作者简介：

一作：姓名：蔡浩宇，籍贯山东济南，学历本科，职位：学术委员会副主任

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