Затенение Фонга
| Трехмерный (3D) компьютерная графика |
|---|
 |
| Основы |
| Основное использование |
| Связанные темы |
В 3D компьютерной графике , затенении Фонга, интерполяции Фонга, [1] или интерполяционное затенение нормального вектора [2] — это метод интерполяции для затенения поверхности , изобретенный пионером компьютерной графики Буй Туонг Фонгом . Затенение Фонга интерполирует нормали поверхности по растеризованным многоугольникам 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
[ редактировать ]Затенение Фонга и модель отражения Фонга были разработаны в Университете Юты Буй Туонг Фонгом , который опубликовал их в своей докторской диссертации 1973 года. диссертация [3] [4] и статья 1975 года. [5] Методы Фонга считались радикальными на момент их появления, но с тех пор стали де-факто методом затенения базовой линии для многих приложений рендеринга. [ нужна ссылка ] Методы Фонга оказались популярными благодаря эффективному использованию времени вычислений на каждый визуализируемый пиксель. [ нужна ссылка ]
Интерполяция Фонга
[ редактировать ]Затенение Фонга улучшает затенение Гуро и обеспечивает лучшее приближение к затенению гладкой поверхности. Затенение Фонга предполагает плавно меняющийся вектор нормали к поверхности. Метод интерполяции Фонга работает лучше, чем затенение Гуро, когда применяется к модели отражения с небольшими зеркальными бликами , такой как модель отражения Фонга.
Самая серьезная проблема с затенением по Гуро возникает, когда в центре большого многоугольника обнаруживаются зеркальные блики. многоугольника Поскольку эти зеркальные блики отсутствуют в вершинах , а затенение Гуро интерполируется на основе цветов вершин, зеркальное блики будут отсутствовать во внутренней части многоугольника. Эту проблему решает затенение Фонга.
В отличие от затенения Гуро, при котором цвета интерполируются по многоугольникам, в затенении Фонга вектор нормали линейно интерполируется по поверхности многоугольника от нормалей вершин многоугольника. Нормаль к поверхности интерполируется и нормализуется для каждого пикселя, а затем используется в модели отражения, например, в модели отражения Фонга , для получения окончательного цвета пикселя. Затенение Фонга требует больше вычислительных затрат, чем затенение Гуро, поскольку модель отражения должна рассчитываться для каждого пикселя, а не для каждой вершины.
В современном графическом оборудовании варианты этого алгоритма реализованы с помощью пиксельных или фрагментных шейдеров .
Модель отражения Фонга
[ редактировать ]Затенение Фонга также может относиться к конкретной комбинации интерполяции Фонга и модели отражения Фонга , которая является эмпирической моделью локального освещения. Он описывает способ отражения света поверхностью как комбинацию диффузного отражения шероховатых поверхностей с зеркальным отражением блестящих поверхностей. Он основан на Буй Туонг Фонга неофициальном наблюдении о том, что блестящие поверхности имеют небольшие интенсивные зеркальные блики , тогда как матовые поверхности имеют большие блики, которые постепенно исчезают. Модель отражения также включает в себя термин окружающей среды , учитывающий небольшое количество света, рассеянного по всей сцене.
См. также
[ редактировать ]- Список распространенных алгоритмов затенения
- Модель затенения Блинна – Фонга - модель отражения Фонга, модифицированная для достижения компромисса между точностью и эффективностью вычислений.
- Плоская штриховка – закраска полигонов одним цветом.
- Затенение Гуро – затенение многоугольников путем интерполяции цветов, вычисляемых в вершинах.
- Модель отражения Фонга - модель отражения, часто используемая с затенением Фонга.
- Зеркальное освещение – другие уравнения зеркального освещения.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ватт, Алан Х.; Ватт, Марк (1992). Продвинутые методы анимации и рендеринга: теория и практика . Аддисон-Уэсли Профессионал. стр. 21–26. ISBN 978-0-201-54412-1 .
- ^ Фоли, Джеймс Д.; ван Дам, Андриес; Файнер, Стивен К.; Хьюз, Джон Ф. (1996). Компьютерная графика: принципы и практика. (2-е изд. на языке C) . Издательство Аддисон-Уэсли. стр. 738–739. ISBN 0-201-84840-6 .
- ^ Буй Туонг Фонг, Освещение изображений, созданных компьютером , факультет компьютерных наук, Университет Юты, UTEC-CSc-73-129, июль 1973 г.
- ^ Университета Юты Школа вычислительной техники, истории
- ^ Буй Туонг Фонг, «Освещение для компьютерных изображений», Comm. ACM , том 18(6):311-317, июнь 1975 г.