CIENIOWANIE

Bardzo ważnym elementem sceny jest

oświetlenie

. To właśnie odpowiednie dobranie oświetlenia

sprawia, ze cała

trójwymiarowa scena nabiera

prawdziwej

głębi.

1. etap - kalkulacja oświetlenia – obliczane są

wektory natężenia światła

dla każdego z

wierzchołków trójkątów tworzących scenę 3D (lub nawet dla

każdego piksela

).

2. etap - zostają one

zamienione na odpowiednia jasność

na powierzchniach wielokątów z nałożonymi

Nan teksturami.
Drugi etap generowania trójwymiarowego obrazu nazywa sie

cieniowaniem

(ang.

shading

)

Niektórzy używają tego pojęcia dla całości procesu, ale to dwa oddzielne typy algorytmów

Istnieje wiele metod cieniowania. Najważniejsze z nich to:

-

cieniowanie

płaskie;

-

cieniowanie

interpolacyjne Gourauda;

-

cieniowanie

Phong’a.

Cieniowanie płaskie
Cieniowanie płaskie (ang.

flat shading

) jest najprostsza metoda cieniowania. Polega ono na

przyporządkowaniu

całej powierzchni trójkąta jednego poziomu jasności

oraz uwzględnieniu

barwy

w

przypadku, gdy na scenie, rozstawione są

kolorowe

źródła światła.

Poziom jasności i barwa

są określane przez

jeden

z jego

wierzchołków

– zazwyczaj przez znajdujący sie

najbliżej obserwatora.

Oznacza to, ze

każdemu trójkątowi

przypisuje sie

jeden

ściśle określony

odcień

,

niezależnie od otaczających go wielokątów.
Zakłada sie wtedy również

rozproszone odbicie światła.

Niestety, rezultaty cieniowania płaskiego nie są zadowalające, gdyż szczególnie na okrągłych
przedmiotach (np. kulach) uzyskuje sie

efekt kanciastości obiektów

, wynikający z

gwałtownych zmian

jasności przylegających do siebie trójkątów

.

Cieniowanie Gourauda
Cieniowanie to (ang.Gouraud shading) zakłada, iż

pojedynczy odcień

wnętrza każdego trójkąta

powstaje

z uśrednienia

(interpolacji)

kolorów i natężenia

światła występujących w każdym z jego

wierzchołków.

Niejako

uwzględniona

zostaje jasność

sąsiednich

wielokątów.

Często

w metodzie tej wnętrzu trójkąta przypisuje sie

nie jeden

, ale

kilka różnych poziomów jasności.

Otrzymane są one przez

interpolacje natężenia światła

wzdłuż linii przechodzącej przez trójkąt i

biegnącej

od obserwatora do punktu w nieskończoności

(zwierciadlane odbicie światła).

W ten sposób zostają zachowane

płynne przejścia poziomów jasności pomiędzy poszczególnymi

wielokątami

, nie ma

przylegających

do siebie

obszarów

o drastycznie

różnych poziomach

natężenia

światła. Co ciekawe, cieniowanie Gourauda wywołuje

złudzenie gładkości sferycznych

obiektów.

złożonych nawet z

niewielkiej liczby

trójkątów.

Cieniowanie Phonga
Spośród klasycznych, najbardziej zaawansowanym i skomplikowanym pod względem obliczeniowym
sposobem odwzorowywania jasności obiektów jest

cieniowanie Phonga

(ang. Phong shading),

nazywane tez technika

per-pixel lighting

. W metodzie tej

kolor i natężenie światła

przyporządkowywane są

oddzielnie do każdego

punktu sceny 3D -

piksela obrazu.

W metodzie tej

interpolacji podlega wektor normalny

do powierzchni

na podstawie normalnych

wektorów węzłowych

.

Jasność

wewnątrz trójkąta może sie, zatem

wyraźnie różnic

od

wartości węzłowych.