En gráficos por computadora en 3D , el sombreado Phong es una técnica de interpolación para el sombreado de superficies inventada por el pionero de los gráficos por computadora Bui Tuong Phong . También se llama interpolación de Phong, [1] o sombreado de interpolación de vector normal. [2] Interpola las normales de superficie a través de polígonos rasterizados y calcula los colores de los píxeles basándose en las normales interpoladas y un modelo de reflexión. El sombreado de Phong también puede referirse a la combinación específica de la interpolación de Phong y el modelo de reflexión de 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 básico 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 phong
El sombreado Phong mejora el sombreado Gouraud y proporciona una mejor aproximación al sombreado de una superficie lisa. El sombreado Phong asume un vector normal de superficie que varía suavemente. El método de interpolación de Phong funciona mejor que el sombreado de Gouraud cuando se aplica a un modelo de reflexión que tiene pequeños reflejos especulares como el modelo de reflexión de Phong.
El problema más serio con el sombreado de Gouraud ocurre cuando los reflejos especulares se encuentran en el medio de un gran polígono. Dado que estos reflejos especulares están ausentes de los vértices del polígono y el sombreado de Gouraud se interpola en función de los colores de los vértices, el resaltado especular no se encontrará en el interior del polígono. Este problema se soluciona mediante el sombreado Phong.
A diferencia del sombreado de Gouraud, que interpola colores a través de polígonos, en el sombreado de Phong, un vector normal se interpola linealmente a través de la superficie del polígono desde los vértices normales del polígono. La normal de la superficie se interpola y normaliza en cada píxel y luego se utiliza en un modelo de reflexión, por ejemplo, el modelo de reflexión Phong , para obtener el color final del píxel. 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 de gráficos moderno, las variantes de este algoritmo se implementan utilizando sombreadores de píxeles o fragmentos .
Modelo de reflexión Phong
El sombreado de Phong también puede referirse a la combinación específica de la interpolación de Phong y el modelo de reflexión de Phong , que es un modelo empírico de iluminación local. Describe la forma en que una superficie refleja la luz como una combinación del reflejo difuso de superficies rugosas con el reflejo 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.
Ver también
- Lista de algoritmos de sombreado comunes
- Modelo de sombreado Blinn – Phong : modelo de reflexión Phong modificado para intercambiar precisión con eficiencia informática
- Sombreado plano : sombreado de polígonos con un solo color
- Sombreado de Gouraud : sombreado de polígonos interpolando colores que se calculan en los vértices
- Modelo de reflexión de Phong: modelo de reflexión de uso frecuente con el sombreado de Phong
- Resaltado 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. (2ª ed. En C) . Compañía editorial de Addison-Wesley. 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-CSs-73-129, julio de 1973.
- ^ Escuela de Computación 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.