Шейдинг (англ. Shading) в дословном переводе означает «затенение». В 3D графике этот процесс играет примерно ту же роль, что затенение штриховкой в академическом рисунке. На этом этапе рендеринга (отрисовки) объекты приобретают объем и текстуру. Правильно выполненный шейдинг даст зрителю возможность с первого взгляда почувствовать, какой объект на ощупь. За реализацию шейдинга отвечает шейдер — программа, выполняемая на процессорах видеокарты.

Как выполняется шейдинг?

Математические функции, положенные в основу шейдера, определяют, как будет выглядеть каждый объект. Они рассчитывают, как свет будет взаимодействовать с окружающими поверхностями (отражаться, поглощаться, преломляться и т. д.).

Чтобы шейдинг отображался корректно, параметры для него лучше задавать на стадии low poly (низкополигональной модели), до подробной детализации.

Виды шейдеров и их назначение

Сначала видеокарты оснащались процессорами для каждого типа шейдеров. Позже их стали оснащать универсальными процессорами GPU, поддерживающими наборы инструкций всех трех типов шейдеров. Типизация шейдеров сохранилась лишь для описания конкретной программы.

  1. Вершинные. Обрабатывают данные, связанные с вершинами объектов (например, их координаты). Часто используются для анимации персонажей или движущихся объектов.
  2. Пиксельные. Обрабатывают данные, относящиеся к пикселям. Используются для работы с текстурой объектов (например, добавления самых текстур или разных эффектов), освещением и преломлением света.
  3. Геометрические. Работают с элементами геометрии. Используются для формирования графических примитивов (простых геометрических объектов вроде линии или треугольника).

Что такое PBR и PBS?

PBR (Physically based rendering) — аббревиатура, которая означает «физически корректный рендеринг» — это отрисовка, соответстующая законом физики. Часто можно встретить термин PBR-шейдинг. Он подразумевает, что программы-шейдеры при расчете движения света учитывают реальные законы физики. Например, закон сохранения энергии. Тот же подход иногда обозначают аббревиатурой PBS — «физически корректный шейдинг».

Благодаря принципам PBR и PBS объекты после отрисовки выглядят реалистично. Дизайнеры в свою очередь получают возможность сосредоточиться на других аспектах работы.

Сел-шейдинг

Известен и под другим названием — тун-шейдинг (tone shading). В английском термине «сел» (cel) — сокращение от celluloid. Это отсылка к целлулоидной пленке, на которой раньше рисовались анимационные фильмы. Такой стиль в шейдинге создает впечатление, будто объекты нарисованы от руки. 

Существует два основных метода реализации сел-шейдинга:

  1. Вайрфрейм. Сначала модель скрывается и создается ее простая копия (вайрфрейм). Потом нормали копии инвертируются (она словно выворачивается наизнанку). Копия закрашивается черным. В конце модель располагается поверх копии.
  2. Выделение границ. Специальный алгоритм определяет границы моделей и создает их черный контур на белом фоне. Потом контур накладывается на модель с уже отрисованной текстурой.

Сел-шейдинг часто применяется как инструмент стилизации в играх и фильмах, помогает создать ретро-атмосферу, напоминающую комикс. 

Меню