Oświetlenie Phonga i cieniowanie Phonga nie odnoszą się do tego samego pojęcia, choć często są mylone. W tym artykule znajduje się wyjaśnienie obu pojęć.

=Oświetlenie Phonga=

Oświetlenia Phonga - model oświetlenia stosowany w grafice komputerowej służący do modelowania odbić zwierciadlanych od nieidealnych obiektów, został opracowany przez Phong Bui-Tuonga w roku 1975. Model ten nie ma podstaw fizycznych, ale dobrze przybliża charakterystykę powierzchni dla których został stworzony.

Model ten przyjmuje, że powierzchnia obiektu jest pokryta bardzo cienką przezroczystą warstwą, na której zachodzi odbicie zwierciadlane, tzn. światło nie zmienia swojej barwy, natomiast na powierzchni znajdującej się pod tą warstwą następuję odbicie rozproszone, które zabarwia światło na kolor przypisany do obiektu. W świecie rzeczywistym takimi właściwościami cechują się np. błyszczące plastiki czy powierzchnie pomalowane bezbarwnym lakierem.

Przyjmuje się, że maksymalne odbicie zwierciadlane zachodzi, gdy kąt pomiędzy promieniem odbitym, a kierunkiem do obserwatora jest równy zero. Gdy kąt ten jest większy od zera, wówczas odbicie zwierciadlane bardzo szybko słabnie, co jest aproksymowane współczynnikiem $\backslash cos^n\backslash alpha$, gdzie $n$ jest większe od 0 i zazwyczaj przyjmuje wartości kilka-kilkaset.

phong.png, L - promień światła, R - promień odbity, V - kierunek do obserwatora]]

Na natężenie światła docierające do obserwatora składają się:

1. Natężenie światła odbijanego zwierciadlanie (ang. specular) wyznaczane wg wzoru:

$I\_s\; =\; I\_r\; \backslash cdot\; \backslash cos^n\backslash alpha,$

gdzie $I\_r$ jest natężeniem światła odbitego i w najprostszym przypadku jest ono równe natężeniu światła padającego $I\_i$. Jednak może również zależeć od kąta $\backslash beta$ i wówczas wzór przyjmuje postać:

$I\_s\; =\; I\_i\; \backslash cdot\; f(\backslash beta)\; \backslash cdot\; \backslash cos^n\backslash alpha$.

2. Natężenie światła rozproszonego (ang. diffuse) jest obliczane na podstawie modelu Lamberta:

$$

I_d = I_i \cdot \cos\beta, gdzie $I\_i$ to natężenie światła padającego.

3. Natężenie światła otoczenia (ang. ambient), które jest stałe i równe $I\_a$.

Każdy z tych czynników może być jeszcze przemnożony przez współczynniki z przedziału $*$, kolejno $k\_s$, $k\_d$, $k\_a$. Służą one do procentowego ustalenia wpływu składowych na wynikowe natężnie, a poszczególne wartości zależą wyłącznie od tego jaki efekt finalny jest wymagany.

Ostatecznie natężenie światła w modelu Phonga wyraża się wzorem:

$I\; =\; k\_a\; I\_a\; +\; k\_d\; I\_d\; +\; k\_s\; I\_s\; =\; k\_a\; I\_a\; +\; I\_i\; \backslash left(k\_d\; \backslash cos\backslash beta\; +\; k\_s\; f(\backslash beta)\; \backslash cos^n\backslash alpha\backslash right)$

Gdy wektory $\backslash vec\; N$, $\backslash vec\; R$, $\backslash vec\; L$ i $\backslash vec\; V$ są znormalizowane (mają długość równą jeden), wówczas w równaniu można użyć wygodniejszych iloczynów skalarnych:

$I\; =\; k\_a\; I\_a\; +\; I\_i\; \backslash left(k\_d\; (\backslash vec\; N\; \backslash cdot\; \backslash vec\; L)\; +\; k\_s\; f(\backslash beta)\; (\backslash vec\; R\; \backslash cdot\; \backslash vec\; V)^n\backslash right)$

Jeśli występuje tłumienie atmosferyczne, tzn. natężenie światła maleje wraz z odległością od obserwatora, wówczas tłumieniu podlegają czynniki $k\_d\; I\_d\; +\; k\_s\; I\_s$.

phong_kule.jpg

Dla wszystkich kul $k\_a\; =\; 0$, $k\_d\; =\; 0.5$, natomiast $n$ wynosi (kolejno, od lewego górnego rogu): 1, 5, 10, 20, 50, 100.

=Cieniowanie Phonga=

Cieniowanie Phonga (cieniowanie z interpolacją wektora normalnego) to technika cieniowania wielokątów, w której interpolowany jest wektor normalny do powierzchni $\backslash vec\; N$ – w cieniowaniu Gourauda interpolowana jest jasność. Dla każdego przetwarzanego piksela jest wyznaczany wektor normalny, a następnie stosuje się jakiś model oświetlenie (np. oświetlenie Phonga lub inne) w celu określenia koloru piksela.

Zobacz też

---

Cieniowanie płaskie

Cieniowanie Gourauda

Grafika komputerowa

Grafika komputerowa

Phong Shading | Phong shading | Ombrage Phong