レンダリングにおいて写実性を高めるための処理である，シェーディングとテクスチャマッピングについて述べる． 8章 シェーディングとマッピングを行う レンダリングにおいて写実性を高めるための処理である，シェーディングとテクスチャマッピングについて述べる．
8.1 シェーディング 1．シェーディングの原理 光の４つの成分 拡散反射成分 Id 鏡面反射成分 Is 環境光反射成分 Ia 8.1 シェーディング 1．シェーディングの原理 光の４つの成分 拡散反射成分 Id 鏡面反射成分 Is 環境光反射成分 Ia 透過光成分 It
8.1 シェーディング 2．シェーディングモデル 光の成分の輝度を求め，重畳することにより，物体表面の輝度を求める ことができる． 8.1 シェーディング 2．シェーディングモデル 光の成分の輝度を求め，重畳することにより，物体表面の輝度を求める ことができる． (1)拡散反射成分 Iｄ (3)環境光反射成分 Iａ (4)透過光成分 Iｔ (2)鏡面反射成分 Iｓ
8.2 スムーズシェーディング 1．フラットシェーディングと陰影の平滑化 8.2 スムーズシェーディング 1．フラットシェーディングと陰影の平滑化 コンスタントシェーディング 照明光は無限遠点からの平行光線，同一多角形上ではあらゆる点で同じ単位法線ベクトル，多角形上の点の光は環境光と拡散反射光のみ（：多角形上のあらゆる点の光の強さは同じになる) 人間の視覚特性(マッハバンド効果)から，多角形の輪郭が強調されて，物体がごつごつして見える． これを解消しようとするのが，グローシェーディングやフォンシェーディング
8.2 スムーズシェーディング 2．グローシェーディング 8.2 スムーズシェーディング 2．グローシェーディング 平均化された 法線ベクトル N N N0 N1 法線ベクトル N0 N2 N1 N2 N3 N3 法線ベクトルを用いて 各頂点の光の強さが求まる． 頂点A E F Ie＝（１－α）Ib＋αIa If＝（１－β）Id＋β Ia 0≦α ≦1 0≦β ≦1 B D I＝（１－γ）Ie＋ γIf 0≦γ ≦1 C
8.2 スムーズシェーディング 2．グローシェーディング 8.2 スムーズシェーディング 2．グローシェーディング x 頂点A(xa,ya) Ia y E(xe,ye) F(xf,yf) I Ie x If Id B(xb,yb) D(xd,yd) Ib Ic C(xc,yc)
8.2 スムーズシェーディング 3．フォンシェーディング 8.2 スムーズシェーディング 3．フォンシェーディング グローシェーディングより高品質な表示が可能．ただし，処理時間がかかる． Na Nf Ne Nb Nd Nc 多角形内の各点の法線ベクトルが求まるから， 各点の法線ベクトルによって各点の光の強さを 計算する．
8.3 テクスチャマッピング 1．テクスチャマッピングの種類 8.3 テクスチャマッピング 1．テクスチャマッピングの種類 テクスチャマッピング マッピングデータを3次元オブジェクトに，表面の曲率を考慮して貼り付ける処理 バンプマッピング 隆起や水面での波のような変化を生成するために，表面の形状を歪曲させる方法 環境マッピング 反射光や屈折光を追跡することなく，光線追跡処理を施したものと同じような像を生成することが可能
8.3 テクスチャマッピング 2．画像データのマッピング 8.3 テクスチャマッピング 2．画像データのマッピング y ys スクリーン座標 オブジェクト座標 t テクスチャ座標 MT MVP x xs M=MVP・ MT s z MP MT=F・MP v F パラメトリック座標 u
8.3 テクスチャマッピング (例)線形写像でパラメトリックパッチに貼り付ける場合 8.3 テクスチャマッピング (例)線形写像でパラメトリックパッチに貼り付ける場合 t v (smax,tmax) (umax,vmax) MP (umin,vmin) (smin,tmin) s u
8.3 テクスチャマッピング (例)高さhおよび半径rの柱面に貼り付ける場合 z x y r θ v u h ２π F MP t s 1
8.3 テクスチャマッピング (例) 右図に示すテクスチャを左図の正六面体の１の面に写像したとき， ①～④の座標を求めなさい． t y 1 8.3 テクスチャマッピング (例) 右図に示すテクスチャを左図の正六面体の１の面に写像したとき， ①～④の座標を求めなさい． s t 1 １ 2 3 4 x y z (0,0,1) (1,0,0) (0,1,0) 1
8.3 テクスチャマッピング 3．バンプマッピング 表面の法線ベクトル 凹凸のある表面の 法線ベクトル 法線のみをマッピング した結果
8.3 テクスチャマッピング 4． 環境マッピング テクスチャ テクスチャ 視点 視点 屈折マッピング 反射マッピング 後ろ 左 床 右 8.3 テクスチャマッピング 4． 環境マッピング テクスチャ テクスチャ 視点 視点 屈折マッピング 反射マッピング 床 後ろ 左 右 天井 前 環境のイメージ