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Phong Shading (Normaleninterpolation) Intensitätsberechnung gemäß des Beleuchtungsmodells für jeden Flächenpunkt Benötigte Normalen durch lineare Interpolation.

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Präsentation zum Thema: "Phong Shading (Normaleninterpolation) Intensitätsberechnung gemäß des Beleuchtungsmodells für jeden Flächenpunkt Benötigte Normalen durch lineare Interpolation."—  Präsentation transkript:

1 Phong Shading (Normaleninterpolation) Intensitätsberechnung gemäß des Beleuchtungsmodells für jeden Flächenpunkt Benötigte Normalen durch lineare Interpolation aus den Normalen in den Polygoneckpunkten Normalenberechnung: 1. Berechnung der Eckpunktnormalen im WKOS (Auswertung der Flächenparametrisierung oder Normalenmittelung) 2. Bilineare Interpolation der Normalen für jedes Pixel 3. Normierung NdNd NaNa NcNc NsNs NbNb NpNp NqNq Variante: - Transformation der WKOS-Normalen in normalisierte Koordinaten - bilineare Interpolation - Rücktransformation der Normalen ins WKOS, Normierung

2 Bewertung: hoher Berechnungsaufwand - 3 Koord. Interpolation - Normierung - Auswertung der Beleuchtungsformel für jedes Pixel gute Reproduktion von Spiegelungen weitere Verringerung des Mach-Band-Effektes Einsetzbar für Animation, da Normalen interpoliert werden Beschleunigungstechniken: bildraumorientiert, z.B. Auswertung der Beleuchtungs- formel nur für jedes zweite Pixel numerisch, z.B. durch Taylor Approximation der Be- leuchtungsformel, Bishop Verfahren benötigt pro Pixel 2 Add. für diffuse R. und 5 Add. + 1 Tabellenzugriff für gerichtete Rücktransformation geometrisch, Phong Schattierung nur in Bereichen, in denen Spiegelungen auftreten Auswertung des Terms für eine Anzahl von Polygonpunkten lineare Interpolation der Skalarprodukte (anstatt der Normalen) reproduziert Spiegelung, falls diese nicht vollständig ins Polygoninnere fällt

3 Probleme der interpolatorischen Schattierungsverfahren Sichtbarkeitslinie erscheint polygonal Perspektivische Verzerrung aufgrund der Interpolation in Geräte-Koordinaten bei der gleichmäßigen Änderung der Intensität von einer scan line zur nächsten bleibt die perspektivische Verkür- zung unberücksichtigt Abhängigkeit von der Orientierung Zerlegung in Dreiecke

4 Unstetigkeiten an nicht gemeinsamen Eckpunkten P3P3 A P1P1 P2P2 C B C ist Eckpunkt von P 2, P 3 jedoch nicht von P 1 Schattierung von Punkt C in P 1 durch lineare Inter- polation aus A und B Probleme mit gemittelten Eckpunktnormalen

5 Der Darstellungsprozess (rendering pipeline) beschreibt die Abfolge der einzelnen Operationen bei der Bilderzeugung 1. Aufbau eines polygonalen Modells 2. Durchführung der Sicht- und Normalisierungs- transformationen 3. Clipping 4. Entfernung von Rückseiten 5. Entfernung verdeckter Flächen 6. Rasterisierung 7. Schattierung (Schatten, Transparenz etc.) geschieht in einem Prozess

6 z-buffer und Gouraud shading z-buffer und Phong shading Prioritätslistenalgorithmus und Phong shading

7 Schatten: 1. Berechne sichtbare Flächen von Augpunkt, der mit der Lichtquelle zusammenfällt. 2. Berechne sichtbare Flächen von beliebigem Betrachtungspunkt. Schattiere die Flächen nur mit der Hintergrund- intensität, wenn sie gemäß 1 unsichtbar sind Bei mehreren Lichtquellen schattiere nur mit der Intensität der Lichtquellen, die Sicht auf die Fläche haben.

8 Transparenz: refractive transparency: beinhaltet Ablenkung des Licht- strahls beim Eintritt in das durchscheinende Medium nonrefractive transparency: ignoriert den genannten Effekt nicht realistisch sehr nützliche Darstellungsweise, verzerrungsfreie Sicht auf verdecktes Objekt einfach zu berechnen interpolierende Transparenz Sichtrichtung 2 1 z x

9 Implementierung im Rahmen eines HSR-Algorithmus: Prioritätslisten-Algorithmus: die Intensität (Farbe) eines Pixels, das von einem transparenten (d.h. k 1 0) Polygon überschrieben werden soll, wird in die Intensitätsberechnung mit einbezogen z-buffer-Algorithmus: sehr kompliziert, da der z-buffer-Al- gorithmus die Flächen in beliebiger Reihenfolge verarbeitet. Einsatz zusätzlichen Speichers Alternative: screen-door transparency Bei der Verarbeitung eines transparenten Polygons wird ein Transparenzfilter Matrix aus 0, 1 eingeschaltet. Ist der Filter- eintrag 1, so wird das Pixel überschrieben, sonst bleibt das nächstgelegene Polygon aus diesem Pixel sichtbar. Je weni- ger 1er, umso transparenter das Objekt. Nachteil: unerwünschte Wechselwirkungen zwischen Fil- tern möglich z.B. von zwei übereinander liegenden Objekten gleicher Transparenz ist nur eines sichtbar.


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