本文在对比真实感和非真实感的异同点基础上，对非真实感图形学的目的、方法和各方面的研究内容作了一个系统的回顾。并基于此，详细探讨了非真实感绘制方面的若干主要算法。首先，本文将笔刷设计和笔刷使用两个方面作为系统基础，致力于艺术表现与三维模型或空间纹理图象的结合方式。作者提出了一种基于类似于传统着色语言的纹理铺陈语言进行多重绘制的表现模型，并采用了多重绘制的协调、参数空间的纹理铺陈、基于色调的表现控制等技术来进行模拟。多重绘制的引入使得用户可以同时采用对象空间的绘制和图像空间的绘制，通过纹理铺陈描述语言，用户可以定义自己的纹理和笔划来表现三维和二维场景。不同于传统的着色语言，本文提出的模型采用光亮度、材质颜色等作为输入，由用户自行决定绘制结果的输入。这一用户可定制性的引入大大增强了艺术绘制的表现能力。作为着色语言的一种基本图象滤镜指令的实现，本文接着提出了一种改进的基于图像矩的笔划计算机自动生成算法并开发了一个笔划自动生成系统。系统接受一幅真实感图象为输入，然后自动提取出原始点笔划，再进行笔划融合生成绘制笔划，得到绘制笔划的相关参数控制笔刷模型绘制出结果图像。在本文提出的方法中，首先计算输入图象的零阶图象矩从而取得图象空间各处的笔划采样点位置和笔划大小，再通过模糊相似合并原则，计算更长的笔划，并采用基本的笔刷模型显示这些笔划从而得到最终图象。无论是表现重构后的笔划，还是作为绘图系统的一个基本工具，虚拟媒质的实现是必不可少的。作者提出了一种着眼于实际书法的经验，模拟书写轨迹的雨滴模型来高效模拟书法风格的虚拟毛笔，并给出了参数化的雨滴操作，以及简化的和精化的两种雨滴表现手段。这种方法可以克服基于粒子系统的虚拟毛笔的表达力匮乏和基于实体物理模型的虚拟毛笔的参数调整复杂性，并且避免了传统模型计算复杂的缺点。通过利用实际书法和国画过程的实验经验，本文的虚拟毛笔可以达到实时操作的效率，并实现枯笔、飞白与渗透，得到可与真实毛笔笔迹媲美的效果。并且，由于这种模型保留了完整的几何信息，因此有利于书法风格的文字建模，本文同时给出了这种技术的实现算法。最后，本文总结了所论述的工作并对非真实感图形学未来的发展方向作了一定的介绍和建议。在本文提出的三方面工作中，shader主要面向3D场景，其用户可定制性和这种可定制性所带来的艺术表现样式的多样性是shader的主要优点，而笔划重建面向二维图象。这两方面的研究最终均依赖于虚拟媒质来实现最终表现。本文的第三方面的研究--虚拟毛笔--就是虚拟媒质的一种。这三个方面的研究属于非真实感绘制领域的基础课题，丰富了非真实感绘制的内容。