구로 셰이딩

1. 본문

구로 셰이딩(Gouraud shading)은 컴퓨터 그래픽스에서 폴리곤 메시로 표현되는 표면의 연속적인 셰이딩을 만드는 데 사용되는 보간 방법입니다. 앙리 구로(Henri Gouraud)의 이름에서 유래했습니다.
구로 셰이딩의 작동 방식:1. 정점 법선 벡터 계산: 각 정점의 법선 벡터를 계산합니다. 보통 이웃하는 다각형 법선 벡터의 평균값으로 지정합니다.

2. 정점 조명 계산: 각 정점에서 조명 모델(예: 퐁 조명 모델)을 사용하여 색상을 계산합니다.

3. 색상 보간: 다각형 내부의 색상은 각 정점의 색상을 선형 보간하여 결정합니다. 즉, 각 픽셀의 색상은 정점 색상의 가중 평균으로 계산됩니다.
구로 셰이딩의 장점:

• 플랫 셰이딩(flat shading)보다 부드러운 표면을 표현할 수 있습니다. 플랫 셰이딩은 다각형 전체를 동일한 색상으로 칠하기 때문에 각진 것처럼 보일 수 있습니다.
• 계산 비용이 비교적 저렴하여 실시간 렌더링에 적합합니다.

구로 셰이딩의 단점:

• 경면광(specular highlight)을 정확하게 표현하기 어렵습니다. 경면광은 광원의 위치와 시점에 따라 달라지는데, 구로 셰이딩은 정점에서만 조명 계산을 하기 때문에 다각형 내부에서 경면광의 위치가 부자연스러울 수 있습니다.
• 마하 밴드(Mach band) 현상이 발생할 수 있습니다. 마하 밴드 현상은 밝기가 급격하게 변하는 경계 부분에서 인접한 색상이 강조되어 보이는 착시 현상입니다.
• 다각형 크기에 따라 거울 반사 하이라이트의 크기가 변할 수 있습니다.

현재의 사용:최근에는 하드웨어의 발전으로 인해 더 우수한 셰이딩 모델(예: 퐁 셰이딩)을 사용할 수 있게 되면서, 구로 셰이딩은 현대 렌더링에서 덜 사용되는 추세입니다. 그러나 여전히 일부 응용 프로그램이나 오래된 하드웨어에서는 사용될 수 있습니다.
퐁 셰이딩과의 비교:퐁 셰이딩(Phong shading)은 구로 셰이딩과 유사하지만, 각 픽셀마다 법선 벡터를 보간하여 조명 계산을 수행합니다. 따라서 퐁 셰이딩은 구로 셰이딩보다 더 정확한 경면광 표현이 가능하고, 마하 밴드 현상도 덜 발생합니다. 하지만 계산 비용은 더 높습니다.