- Gouraud-Shading
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Das Gouraud Shading ist ein Shading-Verfahren in der 3D-Computergrafik, um Polygonflächen zu schattieren. Benannt wurde es nach seinem Entwickler Henri Gouraud, der es erstmals 1971 vorstellte.
Verfahren
Beim Gouraud Shading werden zunächst die Farben des darzustellenden Polygons an seinen Eckpunkten (Vertices) berechnet und die Vertices auf die Bildebene projiziert. Das so entstandene zweidimensionale Abbild des Polygons wird anschließend zeilenweise abgearbeitet. Dabei werden die Farben an den Schnittpunkten der Kanten mit der Abtastzeile aus den Farben der Eckpunkte interpoliert. Die Farbwerte der Bildpunkte der Abtastzeile werden wiederum aus den Farben der Kanten interpoliert.
Als Beleuchtungsverfahren wird beim Gouraud Shading lediglich diffuse Reflexion nach dem Modell eines Lambert-Strahlers verwendet. Zur Berechnung der Farbwerte eines Vertex werden die Flächennormalen der anliegenden Flächen gemittelt. Die von der Fläche wiedergegebene Farbe wird aus dem diffusen Reflexionskoeffizienten, aus der Lichtquelle sowie aus dem Winkel zwischen Flächennormale und Lichtstrahl zur Lichtquelle gebildet.
Durch die Interpolation der Flächennormalen erscheinen so facettierte Oberflächen eines dargestellten Objekts nicht kantig wie beim Flat Shading, sondern weich. Die Silhouette des Objekts hingegen bleibt weiterhin kantig. Das Gouraud Shading ist eines der schnellsten Verfahren in der 3D-Computergrafik zur Darstellung räumlicher Objekte. Wenn nicht-diffuse Flächen dargestellt werden sollen, muss das aufwändigere Phong Shading angewandt werden, da beim Gouraud Shading Glanzlichter verloren gehen würden.
Nachteile dieser Art der Schattierungen sind Sprünge im Farbverlauf, Machsche Streifen und das Auftreten des Moiré-Effekts.
Mit Gouraud Shading gerendertes Polygon
Mit Gouraud Shading gerenderte Kugel mit Ungenauigkeiten an den Polygonseiten
Ein unbewegtes Bild derselben Kugel, die durch eine größere Polygonanzahl dargestellt wird
Siehe auch
Literatur
- Henri Gouraud: Continuous Shading of Curved Surfaces. IEEE Transactions on Computers C-20, 6 (Jun. 1971): 623–629, ISSN 0018-9340
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