Gouraud shading

Poligono a cui è stato applicato il Gouraud shading

Sfera trattata con il Gouraud shading - da notare le inaccuratezze lungo i lati dei poligoni.

La stessa sfera riprodotta con un alto numero di poligoni.

Il Gouraud shading, che prende il nome da Henri Gouraud, è un metodo usato in computer grafica per simulare i diversi effetti di luce e colore su un oggetto. In pratica, serve per ottenere un graduato cambio di colore su superfici a basso numero di poligoni (low-polygon) senza dover ricorrere alla pesantezza computazionale del calcolo pixel per pixel. Gouraud pubblicò questa ricerca per la prima volta nel 1971.

Principi

Il principio su cui si basa la tecnica di Gouraud è il seguente: viene fatta una stima della normale in ogni vertice di un modello 3D calcolando la media delle normali dei poligoni vi convergono. Partendo da queste stime si può utilizzare il modello di riflessione di Phong per calcolare l'intensità del colore nei vertici. Il colore dei vari pixel può essere trovato interpolando bilinearmente i valori calcolati nei vertici.

Pregi e difetti

I punti di forza e di debolezza del Gouraud shading risiedono entrambi nell'uso che esso fa dell'interpolazione.

Interpolare i colori di vari pixel (conoscendone con precisione solo pochi) alleggerisce la computazione rispetto a modelli più sofisticati (come il Phong shading, da non confondere con l'omonimo modello di riflessione). Purtroppo, però, gli effetti di luce localizzati (come punti di riflettenza, tipo la riflessione di una sorgente di luce su di una mela) non verranno renderizzati correttamente: se l'effetto è posizionato al centro del poligono, senza raggiungere i vertici, non apparirà come risultato del rendering di Gouraud; se lo stesso effetto è posizionato su di un vertice, verrà mostrato correttamente, ma verrà replicato in modo innaturale sui poligoni adiacenti. Il problema è facilmente riconoscibile se si renderizza una scena in cui la sorgente di luce si muove, spostando la riflessione presente sull'oggetto in questione. Con il Gouraud shading si vedrebbe la riflessione allargarsi e stringersi continuamente, raggiungendo i picchi d'intensità nei vertici, e sparendo al centro dei poligoni.

Nonostante i problemi descritti, lo shading ideato da Gouraud è decisamente migliore del flat shading che richiede molta meno computazione, ma ottiene un risultato sfaccettato.

Pubblicazioni originali

• H. Gouraud, "Continuous shading of curved surfaces," IEEE Transactions on Computers, 20(6):623-628, 1971.
• H. Gouraud, Computer Display of Curved Surfaces, Tesi di Dottorato, Università dello Utah, USA, 1971.
• H. Gouraud, Continuous shading of curved surfaces. In Rosalee Wolfe (editor), Seminal Graphics: Pioneering efforts that shaped the field, ACM Press, 1998. ISBN 1-58113-052-X.

Voci correlate

• Shading
• Phong shading
• Modello di riflessione di Phong

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