Ombreggiatura

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Con Ombreggiatura (in inglese Shading) ci si riferisce alla visualizzazione della profondità nei modelli tridimensionali attraverso la variazione della luminosità del colore.

Indice

1 Disegno
2 Computer grafica
3 Voci correlate

[modifica] Disegno

Example of shading.

Lo shading è un processo utilizzato in disegno per mostrare livelli d'oscurità sulla carta applicando maggior pressione, con un apposito strumento, per disegnare le aree scure, e meno pressione per le chiare. Esistono varie tecniche di shading, tra cui il cross hatching dove linee perpendicolari vengono disegnate a distanza variabile su di una griglia per ombreggiarne un'area. Più le linee sono vicine, più l'area appare chiara.

Il variare dell'illuminazione, quando un oggetto ha aree illuminate in modo differente, aiuta a creare l'illusione di profondità sulla carta e nelle scene computerizzate.

[modifica] Computer grafica

Nella computer grafica, lo Shading si riferisce al processo di alterare un colore basandosi sull'angolo d'incidenza della luce e sulla distanza dalla Sorgente, per raggiungere un effetto fotorealistico. Lo Shading è uno dei passi presenti nel processo di rendering.

[modifica] Angolo d'incidenza della luce

Lo Shading modifica il colore delle facce del modello 3D basandosi, anche, sull'angolo formato dalla superficie rispetto al sole o ad altre sorgenti di luce.

Nella prima delle immagini mostrate, le facce vengono disegnate, ma tutte con lo stesso colore. Gli spigoli sono stati aggiunti in modo da rendere riconoscibile l'oggetto.

La seconda immagine è equivalente alla prima (ma senza spigoli). È difficile capire dove una faccia termina, e dove inizia l'altra.

Nella terza è stato abilitato lo shading, il che rende l'immagine più realistica, e le facce riconoscibili.

Immagine renderizzata di una scatola. Shading disabilitato, spigoli aggiunti per separare le facce

La stessa immagine ma senza spigoli

Lo stesso modello con lo shading abilitato. La diversa inclinazione delle facce modifica il colore percepito dall'occhio

[modifica] Falloff della luce

Teoricamente, due superfici parallele vengono illuminate identicamente da una sorgente distante, tipo il sole. Nonostante una delle due superfici sia più distante, all'occhio sembrano identiche.

Nella prima immagine sembra che il colore delle due facce frontali sia lo stesso. Appare leggermente diverso dove le facce si incontrano, ma è solo un'illusione ottica causata dal lato verticale che le divide.

Nella seconda immagine la scatola più vicina all'osservatore è più chiara, quella lontana è scura. Anche il pavimento passa dal chiaro allo scuro man mano che ci si allontana.

Questo effetto viene chiamato, in inglese, falloff (termine divenuto ormai universale) e produce immagini che sembrano maggiormente realistiche senza il bisogno di aggiungere altre luci per ottenere lo stesso effetto.

Due scatole disegnate con OpenGL. I colori sono gli stessi, anche se gli oggetti sono posti a distanze differenti

Lo stesso modello disegnato con ARRIS CAD, che implementa il " Falloff" per rendere più brillanti le superfici vicine

[modifica] Sorgenti di luce

Effetto Shading di una sorgente di tipo floodlight

Un interfaccia OpenGL permette di creare l'ombra causata dal sole. In ogni Ray tracer si possono aggiungere sorgenti di tipo "omni" (o "light bulbs"), "fasci di luce" ("floodlights") e spotlights.

L'intensità della luce viene modificata dall'angolo di incidenza della superficie rispetto alla sorgente, dalla distanza tra oggetto e sorgente e dall'angolo del fascio di luce.

Esempio di interpolazione di uno Shading flat

[modifica] Confronto tra Shading Flat e Smooth

Il Flat shading è la tecnica usata in computer grafica 3D. Colora ognuno dei poligoni che compongono l'oggetto a seconda dell'angolo esistente tra la normale del poligono e la direzione della sorgente, i loro rispettivi colori e l'intensità della luce emessa. Viene solitamente usato per il rendering ad alta velocità, dato che uno shading più avanzato richiede algoritmi computazionalmente costosi.

Lo svantaggio dello shading flat sta nell'aspetto "sfaccettato" degli oggetti, se riprodotti in modo low-polygon (ovvero usando poche facce per costruire l'oggetto). Solo raramente questo look può essere vantaggioso, ad esempio quando si disegnano oggetti poligonali, con spigoli ben definiti. A volte gli artisti usano il flat shading per guardare i poligoni del modello solido che stanno creando, e poterlo migliorare. I metodi più avanzati per l'illuminazione comprendono Phong shading ed il Gouraud shading.