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5.2 Schattierungsverfahren Schattierung Zuordnung eines Farbwertes für jeden Punkt einer sichtbaren Fläche Auswertung der Beleuchtungsformel in jedem Flächen-

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Präsentation zum Thema: "5.2 Schattierungsverfahren Schattierung Zuordnung eines Farbwertes für jeden Punkt einer sichtbaren Fläche Auswertung der Beleuchtungsformel in jedem Flächen-"—  Präsentation transkript:

1 5.2 Schattierungsverfahren Schattierung Zuordnung eines Farbwertes für jeden Punkt einer sichtbaren Fläche Auswertung der Beleuchtungsformel in jedem Flächen- punkt ist zu aufwendig Flat Shading (konstantes Schattieren) Auswertung der Beleuchtungsformel für einen Punkt pro Polygon (z.B. Eckpunkt, Schwerpunkt) Schattierung des gesamten Polygons mit der berechne- ten Intensität Flat shading ist exakt, falls 1. eine direktionale Lichtquelle vorliegt = konstant über das Polygon 2. der Betrachter in unendlicher Entfernung steht = konstant über das Polygon 3. die darzustellende Fläche eine polygonale Fläche ist Bem.: i. Allg. betrachtet man nur diffuse Reflektion für flat shading

2 Mach-Band-Effekt überhöhte Wahrnehmung von Intensitätsunterschieden Ursache des Mach-Band-Effektes: Die Rezeptoren der menschl. Netzhaut üben einen reak- tionsvermindernden Einfluss auf ihre Nachbarrezeptoren aus. Dieser Einfluss ist umso stärker, je mehr Lichtstrah- lung von einem Rezeptor empfangen wird und vermindert sich mit dem Abstand der Rezeptoren. A B C D helldunkel Notation: Rezeptor N erhält Licht von Position N Rezeptor B reagiert stärker als Rezeptor A, da A durch seine Nachbarn stärker vermindert wird Rezeptor C reagiert schwächer als Rezeptor D, da D durch seine Nachbarn weniger vermindert wird

3 Verwendet man zur Darstellung einer solchen Oberfläche eine polygonale Approximation, so erscheint das Bild auch dann facettiert, wenn die Beleuchtungsformel in jedem Polygonpunkt ausgewertet wird. Intensitätssprünge werden durch abrupte Richtungs- änderungen der Normalenvektoren induziert. Verfeinerung der polygonalen Approximation ist wenig hilfreich (Mach-Band-Effekt) Approximiert die polygonale Fläche eine tangenten- od. krümmungsstetige Oberfläche, so sind die Intensitäts- sprünge von Polygon zu Polygon besonders störend. Schattierung krümmungsstetiger Oberflächen

4 Ansatz von Gouraud: berechne oder approximiere die Flächennormale in den Eckpunkten der polygonalen Zerlegung Normalenmittelung: Eckpunkte gewollter Kanten erhalten mehrere Normale nehme diese Normalen als Grundlage der Schattierung

5 Gouraud Schattierung eines konvexen Polygons berechne die Intensitäten in den Eckpunkten des konvexen Polygons durch Auswertung der Beleuch- tungsformel approximiere die Intensität für einen beliebigen Polygonpunkt durch bilineare Interpolation der Intensitäten in den Eckpunkten Integration der Intensitätsinterpolation in ein scanline- Verfahren IpIp IaIa IbIb IcIc IdId IrIr IqIq scanline y

6 Bewertung des Gouraud Shading effizient schattierte Fläche erscheint weitgehend glatt (smooth shading) Mach-Band-Effekte treten nur dort auf, wo die Intensitätsfunktion ihre Steigung stark ändert Spiegelungsbereiche (highlights) werden schlecht reproduziert Bsp.: 1) Reflektionsterm cos n mit hohem Wert für n Genau ein Polygoneckpunkt mit kleinem (Betrachter sieht Reflektion) Intensitätsinterpolation zwischen den Eckpunkten ver- streut die reflektierte Intensität über das Polygon 2) Highlight im Inneren eines Polygons kann völlig ver- schwinden, da kein innerer Punkt heller ist als der hellste Polygoneckpunkt. seltsame Effekte bei Animationen, da die Normalen sich mit der Bewegung stetig ändern, die Intensitätsinterpola- tion diese Veränderung aber nicht stetig reproduziert


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