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Remarque disambigua.svg homonymie - Si vous cherchez l'application presque éponyme de cette méthode, voir ombrage Phong.

la de modèle de réflexion Phong (Aussi appelé éclairage Phong ou éclairage Phong) Il est modèle empirique illumination locale de points sur une surface. en infographie 3D, Il est souvent se référer à lui comme ambigüe "ombrage Phong», En particulier si le modèle est utilisé en combinaison avec le procédé d'interpolation qui porte le même nom, et dans le contexte de pixel shader ou dans d'autres domaines dans lesquels un calcul d'éclairage peut être placé en référence à la "ombres« (Ombre).

histoire

Le modèle de réflexion Phong a été développé par Bui Tuong Phong tous 'Université de l'Utah, qui l'a publié dans sa thèse de doctorat en 1975.[1][2] Il a été publié conjointement dans une méthode pour interpoler le calcul de chaque pixel individuel est tramé par un modèle de polygone; la technique de interpolation Il est connu comme l'ombrage Phong, même quand il est utilisé avec un motif de réflexion différent de Phong. Les méthodes Phong ont été considérés comme radicaux au moment de leur introduction, et depuis lors, sont devenus la de facto base de référence pour l'ombrage de nombreuses méthodes de rendu des applications. Les méthodes Phong sont devenus populaires en raison de leur utilisation efficace dans l'ensemble de temps de calcul par pixel rendu.

aspects théoriques

La réflexion du modèle Phong est empirique d'éclairage local. Il décrit la façon dont la surface réfléchit la lumière, comme une combinaison de réflexion diffuse des surfaces rugueuses avec La réflexion spéculaire les surfaces polies. Il est basé sur l'observation informelle de Phong dont les surfaces polies ont peu intense point lumineux, tandis que les surfaces biseautées sont plus grands points lumineux qui se désintègrent (tomber) plus progressivement. Le modèle comprend aussi un terme réflexion écologique pour tenir compte de la faible quantité de lumière qui éparpille dans toute la scène.

Phong modèle de réflexion
équation Illustration Phong visuelle: ici la lumière est blanche, les couleurs ambiant et propagation sont à la fois bleu et la couleur spéculaire Il est blanc, ce qui reflète un peu de la lumière qui frappe la surface, mais ils sont vraiment petits points de lumière. L'intensité de la composante diffuse varie en fonction de la direction de la surface, et le composant de l'environnement est uniforme (indépendant de la direction)

Pour chaque source de lumière dans la scène, les composants sont définis respectivement et que l'intensité (souvent en fonction de valeurs RVB) Parmi les composantes diffuses et spéculaires des sources lumineuses. Un seul terme commander l'éclairage de l'environnement; Il est parfois calculé comme la somme des contributions de toutes les sources lumineuses.

pour chaque matière dans la scène, sont définis les paramètres suivants:

  • , qui est la constante de réflexion spéculaire, le rapport de la réflexion spéculaire de la durée de la lumière projetée
  • , dont il est la réflexion diffuse constante, le rapport de la réflexion diffuse de la durée de la lumière projetée (surface Lambert)
  • , qui est la constante de réflexion de l'environnement, le rapport de la réflexion de la présente ambiante terme dans tous les points de la scène rendue
  • , qui est la constante de clarté pour le matériau, ce qui est plus important pour les surfaces qui sont beaucoup plus lisse et plus comme un miroir. Lorsque cette constante est grande, la lumière spéculaire point est petit.
Phong modèle de réflexion
du modèle de réflexion Phong du schéma de fonctionnement

De plus, nous avons:

  • , qui est l'ensemble de toutes les sources de lumière
  • , ce qui est le vecteur qui va du point de la surface vers chaque source de lumière ( précise la source de lumière)
  • , qui est la normale à ce point de la surface
  • , qui est la direction dans laquelle un rayon de lumière réfléchi parfaitement prendrait de ce point sur la surface
  • , dont elle est la direction orientée vers l'observateur (par exemple un chambre virtuel)

Ensuite, le modèle de réflexion Phong fournit une équation pour le calcul de l'éclairement de chaque point de la surface:

où le vecteur Il est calculé en tant que reflet de sur la surface, caractérisé par la normale en utilisant la formule . Les Cappelletti indiquent que les vecteurs sont normalisés.

Le terme populaire n'est pas influencée par la direction de l'observateur . Le miroir terme est grand que lorsque la direction de l'observateur Elle est alignée avec la direction de réflexion . Leur alignement est mesuré par la puissance le cosinus de l'angle entre eux. Le cosinus de l'angle entre les vecteurs normalisés et Il est égal à leur produit scalaire. quand est grand, dans le cas d'une réflexion proche de celle d'un miroir, la lumière spéculaire du point sera faible, parce qu'aucun point de vue non-aligné, aura une plus petite cosinus qu'elle tend rapidement vers zéro lorsque élevée à une puissance plus élevée.

Bien que la formulation écrite ci-dessus est la façon courante de présenter le modèle de réflexion Phong, chaque terme doit être inclus que le produit scalaire du terme est positif (en plus, le terme spéculaires ne doit être inclus si le produit scalaire du terme diffus est positif).

Lorsque la couleur est représentée par des valeurs RGB, comme souvent dans le cas de l'infographie, cette équation est généralement modélisée séparément l'intensité R, V et B, ce qui permet d'avoir des constantes de réflexion différent, , et pour différents canaux de couleur.

applications

Comme mentionné ci-dessus, est souvent utilisé le modèle de réflexion de Phong en conjonction avec ombrage Phong aux surfaces d'ombre dans les logiciels d'infographie 3D. En plus de cela, il pourrait être utilisé à d'autres fins. Par exemple, il a été utilisé pour modéliser la réflexion de Le rayonnement thermique en Programme de Pioneer au cours d'une tentative d'explication de 'anomalie Pioneer.[3]

notes

  1. ^ Bui Tuong Phong, Éclairage pour les images générées par ordinateur (PDF).
  2. ^ Université de l'Utah School of Computing, cs.utah.edu.
  3. ^ F. Francisco; O. Bertolami, Modélisation de la contribution thermique réfléchissante à l'accélération de l'engin spatial Pioneer.

Articles connexes

liens externes

Modèle de réflexion de Phong sur Matlab

Modèle de réflexion de Phong sur GLSL