​ The Algorithms and Principles of Non-photorealistic Graphics（下称书） 第一章主要介绍了真实感渲染与非真实感渲染的发展过程与区别、非真实感渲染的概念框架以及研究方向等。

1. 真实感渲染与非真实感渲染的区别

   • 渲染的内容不同。真实感渲染关注场景的立体几何与形状等特征，期待得到的渲染结果能够忠实反映真实场景，也即希望能够从某种程度上“客观重现”场景（完全符合物理规律几何规律）。而非真实感渲染是“主观的”，所生成的画面是显然不存在于真实世界的。
   • 表达方式不同。真实感渲染正如第一点所说，生成的是完全与真实世界无二的画面。非真实感渲染由于并不追求真实感，因而能够在结果中改变对原物体的某种特征或画面的某些关联的强调程度，为创造性与想象力提供了相当的空间。
   • 观者对结果图像的认知感受不同。真实感渲染生成的图像更大程度上是一种“直觉”，而要解读非真实感渲染的图像则需要一个理解的过程。这一点和前面提到的非真实感渲染的“主观性”是一致的。
   • 算法机制不同。真实感渲染技术试图模拟相机的工作，逐像素地进行渲染的过程正如光线传播的物理现实。非真实感渲染所采取的方式是逐区域的。概括来说，这些区域实际上就是“画笔与画布进行交互的区域”。
   • 真实感渲染是一个从3D场景到2D画面的单向的投影。但非真实感渲染是3D模型与2D图像之间复杂的双向过程。或许可以理解为，真实感渲染只需对输入的3D场景数据（几何描述、材质、光源等）进行“一次性的”处理，即模拟光线等，就可得到符合预期的接近现实场景的结果（如果中间的处理过程没有问题）；但非真实感渲染受其“主观性”影响，用户往往会对生成的2D图像进行评估，然后再次调整某些参数来由3D模型重新生成图像，如此不断反复以获得满意的结果。

2. 非真实感渲染的主要框架

   非真实感渲染的传统方向即是生成类似名画家作品的图片。这里的问题是艺术创作本身就是讲究“创意”或“灵感”的过程，要想通过算法来描述难度较大。另一个方向则是基于认知心理学来对可视化问题做优化。下面是书本提供的非真实感渲染领域较为核心的几个问题。

   • 如何在空白画布上创造绘画（或其他形式的艺术）。仿照一般艺术创作的过程，计算机需要从颜料（媒介）、画布（某种表面）、画笔（能够把媒介“画”在表面上）三个方面来进行建模与模拟。用户通过这些数字化的工具能够与计算机交互着创作，或是指导计算机半自动地生成作品。
   • 如何将源图片转换为具有期望视觉效果的画面。可能的方式有设置参数、文本关键字或样本等。
   • 如何从3D模型生成艺术化的渲染结果。这里注意区分与真实感渲染的不同。虽同为对3D模型进行渲染，但此处提到的渲染结果是更具非真实感的，并且能够根据用户需求改变具体艺术风格（不必忠于客观现实）。
   • 如何从纹理、图形等数据生成“有意义”“可被理解”的图片。
   • 如何加速具有时间连贯性的卡通动画序列的制作。这一点我在理解时遇到了一些困难。现在我的理解大概是：2D动画的制作中，动画师是主体而计算机只起辅助作用。而3D动画的制作则更多的是计算机的工作。一个原因是，3D动画中建模、渲染和动作是可以各自独立完成的，但在2D动画中它们隐式地高度耦合。假如试图在2D动画的制作过程中将这三个过程分开进行，则难以避免的时间上的“错位”将引起画面的混乱，影响视觉效果。