Sombreado de phong
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Gráficos por computadora en tres dimensiones (3D) |
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En gráficos por computadora en 3D , el sombreado Phong, interpolación Phong [1] o sombreado por interpolación de vectores normales [2] es una técnica de interpolación para sombreado de superficies inventada por el pionero de los gráficos por computadora Bui Tuong Phong . El sombreado Phong interpola las normales de la superficie en polígonos rasterizados y calcula los colores de los píxeles en función de las normales interpoladas y un modelo de reflexión. El sombreado Phong también puede referirse a la combinación específica de la interpolación Phong y el modelo de reflexión Phong .
Historia
El sombreado Phong y el modelo de reflexión Phong fueron desarrollados en la Universidad de Utah por Bui Tuong Phong , quien los publicó en su tesis doctoral de 1973 [3] [4] y en un artículo de 1975. [5] Los métodos de Phong se consideraron radicales en el momento de su introducción, pero desde entonces se han convertido en el método de sombreado de referencia de facto para muchas aplicaciones de renderizado. [ cita requerida ] Los métodos de Phong han demostrado ser populares debido a su uso generalmente eficiente del tiempo de cálculo por píxel renderizado. [ cita requerida ]
Interpolación de Phong
El sombreado Phong mejora el sombreado Gouraud y proporciona una mejor aproximación del sombreado de una superficie lisa. El sombreado Phong supone un vector normal de superficie que varía suavemente. El método de interpolación Phong funciona mejor que el sombreado Gouraud cuando se aplica a un modelo de reflexión con pequeños reflejos especulares, como el modelo de reflexión Phong.
El problema más grave con el sombreado Gouraud se produce cuando se encuentran reflejos especulares en el centro de un polígono grande. Dado que estos reflejos especulares no se encuentran en los vértices del polígono y el sombreado Gouraud interpola en función de los colores de los vértices, el reflejo especular no se encontrará en el interior del polígono. Este problema se soluciona con el sombreado Phong.
A diferencia del sombreado Gouraud, que interpola colores en los polígonos, en el sombreado Phong, un vector normal se interpola linealmente en la superficie del polígono a partir de las normales de los vértices del polígono. La normal de la superficie se interpola y se normaliza en cada píxel y luego se utiliza en un modelo de reflexión, por ejemplo, el modelo de reflexión Phong , para obtener el color de píxel final. El sombreado Phong es más costoso computacionalmente que el sombreado Gouraud, ya que el modelo de reflexión debe calcularse en cada píxel en lugar de en cada vértice.
En el hardware gráfico moderno, se implementan variantes de este algoritmo utilizando sombreadores de píxeles o fragmentos .
Modelo de reflexión de Phong
El sombreado Phong también puede referirse a la combinación específica de la interpolación Phong y el modelo de reflexión Phong , que es un modelo empírico de iluminación local. Describe la forma en que una superficie refleja la luz como una combinación de la reflexión difusa de superficies rugosas con la reflexión especular de superficies brillantes. Se basa en la observación informal de Bui Tuong Phong de que las superficies brillantes tienen pequeños reflejos especulares intensos , mientras que las superficies opacas tienen grandes reflejos que caen más gradualmente. El modelo de reflexión también incluye un término ambiental para dar cuenta de la pequeña cantidad de luz que se dispersa por toda la escena.
Véase también
- Lista de algoritmos de sombreado comunes
- Modelo de sombreado de Blinn-Phong : modelo de reflexión de Phong modificado para intercambiar precisión y eficiencia computacional
- Sombreado plano : sombreado de polígonos con un solo color
- Sombreado Gouraud : sombreado de polígonos mediante la interpolación de colores que se calculan en los vértices.
- Modelo de reflexión Phong : modelo de reflexión que se utiliza a menudo con el sombreado Phong
- Iluminación especular : otras ecuaciones de iluminación especular
Referencias
- ^ Watt, Alan H.; Watt, Mark (1992). Técnicas avanzadas de animación y renderizado: teoría y práctica . Addison-Wesley Professional. págs. 21–26. ISBN 978-0-201-54412-1.
- ^ Foley, James D.; van Dam, Andries; Feiner, Steven K.; Hughes, John F. (1996). Gráficos por computadora: principios y práctica. (2.ª ed. en C) . Addison-Wesley Publishing Company. págs. 738–739. ISBN 0-201-84840-6.
- ^ Bui Tuong Phong, Iluminación de imágenes generadas por computadora , Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad de Utah, UTEC-CSc-73-129, julio de 1973.
- ^ Facultad de Informática de la Universidad de Utah, Historia
- ^ Bui Tuong Phong, "Iluminación para imágenes generadas por computadora", Comm. ACM , Vol 18(6):311-317, junio de 1975.
