Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья посвящена методике интерполяции вектора нормали Фонга для затенения поверхности. Для модели освещения Фонга см. Модель отражения Фонга .
Плоское затенение (слева) по сравнению с затенением Фонга (справа)
Трехмерная (3D)
компьютерная графика
Activemarker2.PNG
Основы
Основное использование
похожие темы

В 3D компьютерной графики , Фонг затенения является интерполяционный метод поверхностного затенения изобретен компьютерной графики пионер Буй Туонг Фонг . Это также называется интерполяцией Фонга [1] или штриховкой с интерполяцией вектора нормали. [2] Он интерполирует нормали поверхности по растеризованным полигонам и вычисляет цвета пикселей на основе интерполированных нормалей и модели отражения. Затенение Фонга может также относиться к конкретной комбинации интерполяции Фонга и модели отражения Фонга .

История [ править ]

Фонг затенение и модель отражения Фонга были разработаны в Университете штата Юта по Бую Tuong Фонг , который опубликовал их в своей 1973 кандидатской диссертации [3] [4] и 1975 статьи. [5] Методы Фонга считались радикальными во время их появления, но с тех пор стали де-факто базовым методом затенения для многих приложений рендеринга. [ необходима цитата ] Методы Фонга оказались популярными из-за их общего эффективного использования времени вычислений на рендеринг пикселя. [ необходима цитата ]

Интерполяция Фонга [ править ]

Затенение Фонга улучшает затенение Гуро и обеспечивает лучшее приближение затенения гладкой поверхности. Затенение Фонга предполагает плавно изменяющийся вектор нормали к поверхности. Метод интерполяции Фонга работает лучше, чем затенение Гуро, когда применяется к модели отражения, которая имеет небольшие зеркальные блики, такой как модель отражения Фонга.

Самая серьезная проблема с затенением по Гуро возникает, когда зеркальные блики находятся в середине большого многоугольника. Поскольку эти зеркальные блики отсутствуют в вершинах многоугольника, а затенение по Гуро интерполируется на основе цветов вершин, зеркальные блики будут отсутствовать во внутренней части многоугольника. Эта проблема устраняется затенением по Фонгу.

В отличие от затенения Гуро, которое интерполирует цвета по полигонам, в затенении Фонга вектор нормали линейно интерполируется по поверхности многоугольника от нормалей вершин многоугольника. Нормаль к поверхности интерполируется и нормализуется в каждом пикселе, а затем используется в модели отражения, например, модели отражения Фонга , для получения окончательного цвета пикселя. Затенение Фонга требует больших вычислительных ресурсов, чем затенение Гуро, поскольку модель отражения должна вычисляться для каждого пикселя, а не для каждой вершины.

В современном графическом оборудовании варианты этого алгоритма реализуются с использованием пиксельных или фрагментных шейдеров .

Модель отражения Фонга [ править ]

Основная статья: Модель отражения Фонга

Затенение Фонга может также относиться к конкретной комбинации интерполяции Фонга и модели отражения Фонга , которая является эмпирической моделью местного освещения. Он описывает способ отражения света поверхностью как комбинацию диффузного отражения шероховатых поверхностей с зеркальным отражением блестящих поверхностей. Он основан на неофициальном наблюдении Буй Туонг Фонга, согласно которому блестящие поверхности имеют небольшие интенсивные зеркальные блики , в то время как тусклые поверхности имеют большие блики, которые исчезают более постепенно. Модель отражения также включает окружающий термин для учета небольшого количества света, рассеянного по всей сцене.

Наглядная иллюстрация уравнения Фонга: здесь свет белый, окружающий и рассеянный цвета - синие, а зеркальный цвет - белый, отражающий небольшую часть света, падающего на поверхность, но только в очень узких местах. Интенсивность диффузной составляющей зависит от направления поверхности, а окружающая составляющая однородна (независимо от направления).

См. Также [ править ]

  • Список распространенных алгоритмов затенения
  • Модель затенения Блинна – Фонга - модель отражения Фонга, измененная для обеспечения точности и эффективности вычислений.
  • Flat shading - заливка полигонов одним цветом
  • Затенение по Гуро - затенение полигонов путем интерполяции цветов, которые вычисляются в вершинах.
  • Модель отражения Фонга - модель отражения, часто используемая с затенением Фонга
  • Зеркальный свет - другие уравнения зеркального освещения

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ватт, Алан Х .; Ватт, Марк (1992). Продвинутые методы анимации и рендеринга: теория и практика . Эддисон-Уэсли Профессионал. С. 21–26. ISBN 978-0-201-54412-1.
  2. ^ Фоли, Джеймс Д .; ван Дам, Андрис; Файнер, Стивен К .; Хьюз, Джон Ф. (1996). Компьютерная графика: принципы и практика. (2-е изд. На C) . Издательство Эддисон-Уэсли. С. 738–739. ISBN 0-201-84840-6.
  3. ^ Буй Туонг Фонг, Освещение компьютерных изображений , Департамент компьютерных наук, Университет Юты, UTEC-CSs-73-129, июль 1973.
  4. ^ Школа вычислительной техники Университета Юты, история
  5. ^ Буй Туонг Фонг, "Освещение для изображений, генерируемых компьютером", Comm. ACM , том 18 (6): 311-317, июнь 1975 г.