Fong senčenje

U 3D kompjuterskoj grafici,Fong senčenje je tehnika interpolacije za površinsko senčenje koju je izumeo pionir kompjuterske grafike Bui Tuong Fong. Takođe se naziva i Fong interpolacija, ili normalno-vektorsko interpolaciono senčenje. Interpolira površinske normale preko rasterizovanih poligona i izračunava boje piksela na osnovu interpoliranih normala i modela refleksije. Fong senčenje se takođe može odnositi na specifičnu kombinaciju Fong interpolacije i Fongov model refleksije.

Ravno senčenje (levo) u odnosu na senčenje fong (desno)

Primer fong senčenje za 6 crvenih sfera osvetljenih sa dva bela izvora svetlosti

Istorija

Fong senčenje i Fongov model refleksije razvio je Bui Tuong FongBui Tuong Fong na Univerzitetu u Juti, koji ih je objavio u svojoj doktorskoj disertaciji iz 1973. i radu iz 1975. godine. Fongove metode su se smatrale radikalnim u vreme njihovog uvođenja, ali su od tada postale de fakto osnovni metod senčenja za mnoge aplikacije za renderovanje. Phongove metode su se pokazale popularnim zbog njihovog generalno efikasnog korišćenja vremena izračunavanja po prikazanom pikselu.

Fongova interpolacija

Phong senčenje poboljšava Gouraud senčenje i obezbeđuje bolju aproksimaciju senčenja glatke površine. Fong senčenje pretpostavlja glatko promenljiv vektor normale površine. Metoda Fong interpolacije radi bolje od Gouraudovog senčenja kada se primeni na model refleksije koji ima male spekularno isticanje kao što je model refleksije Fong.

Najozbiljniji problem sa Gouraudovim senčenjem nastaje kada se spekularno isticanje nađe u sredini velikog poligona. Pošto su ovo spekularno isticanje odsutno iz vrhova poligona i interpolacija Gouraudovog senčenja na osnovu boja temena, spekularno |isticanje će nedostajati u unutrašnjosti poligona. Ovaj problem je popravljen Fongovim senčenjem.

Za razliku od Gouraudovog senčenja, koje interpolira boje preko poligona, u Fong senčenju normalni vektor je linearno interpoliran preko površine poligona od normala vrha poligona. Normalna površina se interpolira i normalizuje na svakom pikselu, a zatim se koristi u modelu refleksije, npr. Fongov model refleksije, da bi se dobila konačna boja piksela. Fong senčenje je računarski skuplje od Gouraudovog senčenja jer se model refleksije mora izračunati na svakom pikselu umesto na svakom vrhu.

U modernom grafičkom hardveru, varijante ovog algoritma se implementiraju pomoću pikselnih ili fragmentnih šejdera.

Fongov model refleksije

Fong senčenje se takođe može odnositi na specifičnu kombinaciju Fong interpolacije i Fongovog modela refleksije, koji je empirijski model lokalnog osvetljenja. Opisuje način na koji površina reflektuje svetlost kao kombinaciju difuzne refleksije grubih površina sa zrcalnim odrazom sjajnih površina. Zasnovan je na neformalnom zapažanju Bui Tuong Fonga da sjajne površine imaju male intenzivne spekularne naglaske, dok zatamnjene površine imaju velike naglaske koje postepeno opadaju. Model refleksije takođe uključuje ambijentalni termin koji uzima u obzir malu količinu svetlosti koja je raspršena po celoj sceni.

Vizuelna ilustracija Fong jednačine: ovde je svetlost bela, ambijentalne i difuzne boje su plave, a zrcalna boja je bela, odražavajući mali deo svetlosti koja pada na površinu, ali samo u veoma uskim svetlima. Intenzitet difuzne komponente varira u zavisnosti od pravca površine, a ambijentalna komponenta je ujednačena (nezavisna od pravca).

Vidi još

• Lista uobičajenih algoritama za senčenje
• Blin–Fong model senčenja – Fong model refleksije modifikovan radi preciznosti trgovanja sa računarskom efikasnošću
• Ravno senčenje – senčenje poligona jednom bojom
• Gouraud senčenje – senčenje poligona interpolacijom boja koje se računaju na vrhovima
• Fongov iluminacioni model – model refleksije koji se često koristi sa Phong senčenjem
• Spekularno osvetljenje – druge jednačine spekularne svetlosti