Sombreado Gouraud
Sombreado de Gouraud, llamado así por Henri Gouraud, es un método de interpolación utilizado en gráficos por computadora para producir un sombreado continuo de superficies representadas por mallas poligonales. En la práctica, el sombreado de Gouraud se usa con mayor frecuencia para lograr una iluminación continua en mallas triangulares calculando la iluminación en las esquinas de cada triángulo e interpolando linealmente los colores resultantes para cada píxel cubierto por el triángulo. Gouraud publicó por primera vez la técnica en 1971.
Descripción
El sombreado de Gouraud funciona de la siguiente manera: se especifica una estimación de la superficie normal de cada vértice en un modelo 3D poligonal para cada vértice o se calcula promediando las superficies normales de los polígonos que se encuentran en cada vértice. Con estas estimaciones, los cálculos de iluminación basados en un modelo de reflexión, p. el modelo de reflexión de Phong, luego se realizan para producir intensidades de color en los vértices. Para cada píxel de pantalla que está cubierto por la malla poligonal, las intensidades de color se pueden interpolar a partir de los valores de color calculados en los vértices.
Comparación con otras técnicas de sombreado
El sombreado Gouraud se considera superior al sombreado plano y requiere mucho menos procesamiento que el sombreado Phong, pero generalmente da como resultado un aspecto facetado.
En comparación con el sombreado de Phong, la fuerza y la debilidad del sombreado de Gouraud radican en su interpolación. Si una malla cubre más píxeles en el espacio de la pantalla que los vértices que tiene, la interpolación de valores de color de muestras de cálculos de iluminación costosos en los vértices consume menos recursos del procesador que realizar el cálculo de iluminación para cada píxel como en el sombreado Phong. Sin embargo, los efectos de iluminación muy localizados (como los reflejos especulares, por ejemplo, el destello de la luz reflejada en la superficie de una manzana) no se representarán correctamente, y si un reflejo se encuentra en medio de un polígono, pero no se extiende al polígono& #39;s vértice, no será evidente en una representación de Gouraud; por el contrario, si se produce un resaltado en el vértice de un polígono, se representará correctamente en este vértice (ya que aquí es donde se aplica el modelo de iluminación), pero se distribuirá de forma poco natural entre todos los polígonos vecinos mediante el método de interpolación.
El problema se detecta fácilmente en una representación que debería tener un resaltado especular que se mueve suavemente por la superficie de un modelo a medida que gira. En cambio, el sombreado de Gouraud producirá un resaltado que se desvanece continuamente hacia adentro y hacia afuera en las partes vecinas del modelo, alcanzando un pico de intensidad cuando el resaltado especular previsto se alinea con un vértice del modelo. Si bien este problema se puede solucionar aumentando la densidad de vértices en el objeto, en algún momento los rendimientos decrecientes de este enfoque favorecerán el cambio a un modelo de sombreado más detallado.
Una malla de ámbito Gouraud - nota el mal comportamiento del punto culminante.
Otro tipo de malla hecha con un polígono muy alto.
Interpolación lineal frente a hiperbólica
El artículo original de Gouraud describía la interpolación lineal de colores. En 1992, Blinn publicó un algoritmo eficiente para la interpolación hiperbólica que se usa en las GPU como una alternativa correcta de perspectiva a la interpolación lineal. Tanto las variantes lineales como las hiperbólicas de la interpolación de colores desde los vértices hasta los píxeles se denominan comúnmente "sombreado de Gouraud".
Bandas Mach
Cualquier interpolación lineal de intensidad provoca discontinuidades derivadas que desencadenan bandas de Mach, un artefacto visual común del sombreado de Gouraud.
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