卡通渲染 (Toon Shading)

实现一种非真实感渲染技术，通过将光照强度量化为离散的色阶，并通常结合边缘检测来模拟卡通或漫画书的视觉风格。

概览

• 计算光照项并为形状着色。

学习目标

• 理解卡通渲染的基本原理：光照的离散化处理。
• 学习如何使用step()或floor()函数将连续的光照强度映射到有限的色阶。
• 掌握边缘检测的基本方法（如基于法线和视点方向的点积）及其在卡通渲染中的应用。
• 能够实现一个包含硬阴影和轮廓线的卡通着色器。
• 探索如何通过调整色阶数量和颜色来改变卡通渲染的风格。

前置知识

• phong-lighting
• step-function
• edge-detection-techniques

输入

• vec2 u_resolution — 画布尺寸（像素）。
• float u_time — 时间（秒）。

关键概念

• 漫反射使用 max(dot(n, l), 0.0)。

float diff = max(dot(n, lightDir), 0.0);

• 高光使用 pow（Phong/Blinn-Phong）。

float spec = pow(max(dot(r, v), 0.0), shininess);

如何实现（步骤）

• 调整分级阈值/层数，观察卡通分段效果
• 调整轮廓线 thickness（建议 0.3 - 0.6）

自检

• 是否能无错误编译？
• 输出是否符合目标？
• 关键数值是否在 [0,1]？

常见坑

• 必要时把 t 用 clamp 限制到 [0,1]。
• 不要直接用像素坐标，记得归一化。
• smoothstep 通常要保证 edge0 < edge1。