Gouraud gölgeleme - Gouraud shading
| Üç boyutlu (3B) bilgisayar grafikleri |
|---|
 |
| temel bilgiler |
| Birincil kullanımlar |
| İlgili konular |
Adını Henri Gouraud'dan alan Gouraud gölgeleme , çokgen ağlarla temsil edilen yüzeylerin sürekli gölgelenmesini üretmek için bilgisayar grafiklerinde kullanılan bir enterpolasyon yöntemidir . Uygulamada, Gouraud gölgelendirme en sık olarak , her üçgenin köşelerindeki aydınlatmayı hesaplayarak ve üçgen tarafından kapsanan her piksel için elde edilen renkleri doğrusal olarak enterpolasyon yaparak Üçgen ağlarda sürekli aydınlatma elde etmek için kullanılır . Gouraud, tekniği ilk olarak 1971'de yayınladı.
Açıklama
Gouraud gölgeleme şu şekilde çalışır: Bir poligonal 3B modelde her tepe noktasının yüzey normaline yönelik bir tahmin , ya her tepe noktası için belirtilir ya da her tepe noktasında buluşan çokgenlerin yüzey normallerinin ortalaması alınarak bulunur. Bu tahminleri kullanarak, bir yansıma modeline, örneğin Phong yansıma modeline dayalı aydınlatma hesaplamaları , daha sonra tepe noktalarında renk yoğunlukları üretmek için gerçekleştirilir. Çokgen ağ tarafından kapsanan her ekran pikseli için, renk yoğunlukları daha sonra tepe noktalarında hesaplanan renk değerlerinden enterpolasyon yapılabilir .
Diğer gölgeleme teknikleri ile karşılaştırma
Gouraud gölgelendirme, düz gölgelemeden daha üstün olarak kabul edilir ve Phong gölgelendirmeden önemli ölçüde daha az işlem gerektirir , ancak genellikle yönlü bir görünümle sonuçlanır.
Phong gölgeleme ile karşılaştırıldığında, Gouraud gölgelemenin gücü ve zayıflığı, enterpolasyonunda yatmaktadır. Bir ağ, ekran alanında tepe noktalarından daha fazla pikseli kapsıyorsa, tepe noktalarındaki pahalı aydınlatma hesaplama örneklerinden renk değerlerini enterpolasyon yapmak, Phong gölgelemede olduğu gibi her piksel için aydınlatma hesaplamasını yapmaktan daha az işlemci yoğundur. Bununla birlikte, yüksek düzeyde yerelleştirilmiş aydınlatma efektleri ( örneğin, bir elmanın yüzeyinde yansıyan ışığın parıltısı gibi aynasal vurgular ) doğru şekilde oluşturulmaz ve bir vurgu bir çokgenin ortasında bulunuyorsa ancak çokgenin alanına yayılmıyorsa, doğru şekilde oluşturulmaz. tepe noktası, bir Gouraud görselleştirmesinde belirgin olmayacaktır; tersine, bir çokgenin tepe noktasında bir vurgu meydana gelirse, bu tepe noktasında doğru bir şekilde oluşturulacaktır (aydınlatma modelinin uygulandığı yer burasıdır), ancak enterpolasyon yöntemiyle tüm komşu çokgenlere doğal olmayan bir şekilde yayılacaktır.
Sorun, dönerken bir modelin yüzeyi boyunca düzgün bir şekilde hareket eden aynasal bir vurguya sahip olması gereken bir işlemede kolayca fark edilir. Gouraud gölgeleme bunun yerine, modelin komşu kısımları boyunca sürekli olarak içeri ve dışarı sönen bir vurgu üretecek ve amaçlanan aynasal vurgu modelin bir tepe noktası üzerinden geçtiğinde yoğunluğu zirveye ulaşacaktır. Bu sorun nesnedeki köşelerin yoğunluğunu artırarak çözülebilirken, bir noktada bu yaklaşımın azalan getirileri daha ayrıntılı bir gölgeleme modeline geçişi destekleyecektir.
Gouraud gölgeli küre benzeri bir ağ - aynasal vurgunun zayıf davranışına dikkat edin.
Çok yüksek bir poligon sayısıyla oluşturulmuş başka bir küre benzeri ağ.
Lineer ve Hiperbolik enterpolasyon
Gouraud'un orijinal makalesi doğrusal renk enterpolasyonunu tanımladı. 1992'de Blinn , doğrusal enterpolasyona perspektif doğru bir alternatif olarak GPU'larda kullanılan hiperbolik enterpolasyon için verimli bir algoritma yayınladı . Renklerin köşelerden piksellere enterpolasyonunun hem doğrusal hem de hiperbolik varyantlarına yaygın olarak "Gouraud gölgeleme" denir. -
Mach bantları
Yoğunluğun herhangi bir doğrusal enterpolasyonu , Gouraud Shading'in yaygın bir görsel eseri olan Mach bantlarını tetikleyen türev süreksizliklerine neden olur .
Ayrıca bakınız
Referanslar
- ^ a b Gouraud, Henri (1971). Eğri Yüzeylerin Bilgisayarda Görüntülenmesi, Doktora Tezi (Tez). Utah Üniversitesi.
- ^ Gouraud, Henri (1971). "Kavisli yüzeylerin sürekli gölgelenmesi" (PDF) . Bilgisayarlarda IEEE İşlemleri . C-20 (6): 623–629. doi : 10.1109/TC.1971.223313 .
- ^ Gouraud, Henri (1998). "Kavisli yüzeylerin sürekli gölgelenmesi". Rosalee Wolfe'de (ed.). Seminal Grafikler: Alanı şekillendiren öncü çabalar . ACM Basın. ISBN'si 1-58113-052-X.
- ^ Blinn, James F. (Temmuz 1992). "Hiperbolik İnterpolasyon". IEEE Bilgisayar Grafikleri ve Uygulamaları . 12 (4): 89-94. doi : 10.1109/MCG.1992.10028 .