Games101 筆記 Lecture 7-9 Shading [Shading Frequencies 着色頻率]

• Shading Frequencies 着色頻率
• • Flat Shading
  • Gouraud Shading
  • Phong Shading
  • Defining Per-Vertex Normal Vectors
  • Defining Per-Pixel Normal Vectors

Shading Frequencies 着色頻率

着色頻率實際是指将着色應用在哪些點上。

Flat Shading

• Flat Shading: 每一個三角形都是一個平面，把三角形的法線求出來，算出一個shading的結果作為着色的結果。
  • shade each triangle
  • Triangle faces is flat - one normal vector
  • Not good for smooth surfaces

Gouraud Shading

• Gouraud Shading: 在任意一個頂點上求出法線，每個頂點做一次着色，三角形内部通過插值的方法求出來。
  • shade each vertex
  • Interpolate colors from vertices across triangle
  • Each vertex has a normal vector

Phong Shading

• Phong Shading: 求出三角形三個頂點的法線，在三角形内部每個像素上都可以插值得到一個獨特的法線，就可以對每一個像素進行着色。（與Blinn_Phong Reflectance Model無關）
  • shade each pixel
  • Interpolate normal vectors across each triangle
  • Compute full shading model at each pixel

效果不僅與頻率相關，還與幾何形體本身的頂點密集程度相關。

當幾何足夠複雜時，可以用一些稍微簡單的着色頻率。

着色頻率的複雜度也取決于幾何形體。

對于一般物體，Phong shading會有比較好的效果。

Defining Per-Vertex Normal Vectors

• Best to get vertex normals from the underlying geometry

  一個理想化的情況，已知試圖表示的幾何體結構，可以利用該幾何結構計算出某點對應的法線。

• Otherwise have to infer vertex normals from triangle faces

  任何一個頂點都會與若幹個三角形産生關聯，該頂點的法線認為是相鄰的幾個面法線方向的平均。

  改進：做權重平均，權值為對應三角形的面積。

  N v = ∑ i N i ∥ ∑ i N i ∥ N_v=\frac {\sum_{i}N_i} {\lVert \sum_{i}N_i\rVert} Nv​=∥∑i​Ni​∥∑i​Ni​​

  

Defining Per-Pixel Normal Vectors

Barycentric interpolation of vertex normals

已知頂點的法線，如何得到其内部某一點對應的法線？

求出的法線記得歸一化處理。