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In der [[Computergrafik]] beschreibt '''Deferred Shading''' (engl. ''verzögerte'' oder ''aufgeschobene Schattierung'') eine Methode, um in [[Dreidimensional|dreidimensionalen]] Szenen die [[Geometrische Modellierung|Geometrieverarbeitung]], also die Darstellung der physischen Form der Objekte, von der Lichtberechnung zu trennen. So sind mehrere hundert dynamische Lichter in geometrisch komplexen Szenen möglich. Die Grundidee, einen finalen Pixelfarbwert erst nach der [[Z-Buffer|Tiefenauflösung]] zu berechnen, wurde zuerst von Michael Deering et al. im Jahr 1988 eingeführt.<ref>[http://dl.acm.org/citation.cfm?id=378468 The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics]</ref> Das heute bekannte Konzept stammt von Saito und Takahashi aus dem Jahre 1990.<ref>[http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.83.4139&rep=rep1&type=pdf Comprehensible Rendering of 3-D Shapes]</ref>

==Prinzip==
[[File:Deferred Shading FBOs.jpg|thumb|Die verschiedenen Render Targets sowie Informationen zu den Lichtquellen werden zum fertigen Bild verrechnet.]]
In klassischen Rendermethoden wird anhand von Tiefe ([[Z-Buffer|depth]]), Ausrichtung ([[Normalenvektor|normals]]) und Farbe ([[albedo]]) eines Eckpunktes, Intensität und Einfallswinkel einer Lichtquelle der finale Farbwert für den jeweiligen [[Vertex|Eckpunkt]] ermittelt. Für jeden Eckpunkt muss so jede Lichtquelle zur Berechnung herangezogen werden.

Beim ''Deferred Shading'' werden nun Tiefenwert, Ausrichtung und Farbe eines jeden Pixels in jeweils eine [[Textur (Computergrafik)|Textur]] in Bildschirmgröße gespeichert. Dies wird durch sogenannte ''Multiple Render Targets'' ermöglicht, wobei in jedem Rendervorgang in verschiedene [[Framebuffer Object|Framebufferobjekte]] (die Texturen) gleichzeitig geschrieben werden kann.<ref name="gpugems2">{{Webarchiv|text=Deferred Shading in S.T.A.L.K.E.R. |url=http://http.developer.nvidia.com/GPUGems2/gpugems2_chapter09.html |wayback=20110716144027 }}</ref> Statt dass nun jeder Eckpunkt mit den Lichtquellen verrechnet werden muss, muss nur noch jedes Pixel (in dem alle benötigten Werte – depth, normals und albedo – vorhanden sind) bei der Berechnung berücksichtigt werden.

Die Berechnung selbst erfolgt durch klassische Beleuchtungsmodelle, wie zum Beispiel nach [[Phong-Beleuchtungsmodell|Phong]]. Dabei kann zusätzlich noch Glanzlicht mit einbezogen werden. Technisch geschieht das im [[Pixel-Shader|Pixel- bzw. Fragment-Shader]] am Ende der [[Grafikpipeline]].

==Vor- und Nachteile==

Wenn jede Lichtquelle mit jedem Eckpunkt abgeglichen werden muss, ergibt sich ein [[Landau-Symbole|Aufwand]] von <math>f \in \mathcal{O}(m \cdot n)</math> (m sei die Anzahl der Primitive, n die Anzahl der Lichter), erfolgt die Beleuchtung aber nach der Geometrieberechnung, reduziert sich der Aufwand drastisch auf <math>f \in \mathcal{O}(m+n)</math>.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.talula.demon.co.uk/DeferredShading.pdf |wayback=20110919133443 |text=Shawn Hargreaves on Deferred Shading |archiv-bot=2023-12-10 05:07:17 InternetArchiveBot }} (PDF; 449 kB)</ref> Dadurch sind viele hundert Lichter in komplexen Szenen mit moderaten Hardwareanforderung möglich.

Aufgrund der Verwendung der Multiple Render Targets beschränkt man sich jedoch auf Grafikhardware, die mindestens das Shader Model 3.0 ([[OpenGL]] ab Version 2, [[DirectX]] ab Version 9) unterstützt. Außerdem gestaltet sich der Einsatz von [[Transparenz (Computergrafik)|Transparenz]] in der Szene schwierig, da ein durchsichtiges Material sowohl die eigenen Informationen, als auch die Informationen dahinter liegender Objekte enthält und so das [[Beleuchtungsmodell]] täuscht. Dies muss bei der Programmierung bedacht und umgangen werden.

==Anwendung==

Erste auf Grafikhardware implementierte Anwendung erfuhr Deferred Shading um 2004. Heutzutage wird das Deferred Shading in den meisten kommerziellen Echtzeitgrafikanwendungen und Computerspielen wie zum Beispiel in [[S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl|S.T.A.L.K.E.R.]]<ref name="gpugems2"/>, [[StarCraft II]]<ref>{{Webarchiv|url=http://www.pcgameshardware.com/aid,674502/Starcraft-2-Technology-and-engine-dissected/News/ |wayback=20111103201103 |text=Starcraft 2: Technology and engine dissected |archiv-bot=2024-11-23 18:10:18 InternetArchiveBot }}</ref> und [[Gears of War]]<ref>[http://udn.epicgames.com/Three/DeferredShadingDX11.html Unreal Developer Network]</ref> verwendet.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Computergrafik]]
[[Kategorie:Bildsynthese]]

Deferred Shading - Versionsgeschichte

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