Phong-varjostus

Phong-varjostus on kolmiulotteisessa grafiikassa käytetty varjostusmenetelmä, jossa polygonin valaistus lasketaan sen normaalien perusteella.

Phong-menetelmä on raskaampi laskea kuin tasainen varjostus ja Gouraud-varjostus, mutta tarkempi etenkin melko suuripolygonisissa "kiiltävissä" kappaleissa. Phong-varjostuksessa pinnan sisäpisteiden valaistus lasketaan erikseen, kun taas Gouraud-varjostuksessa valaistuskaava lasketaan vain kulmapisteille ja keskiosan värit interpoloidaan kulmapisteiden valaistuksesta. 

Phong-varjostuksen esitti Bui Tuong Phong väitöstyössään vuonna 1973 ja vuonna 1975 artikkelissa Illumination for computer generated pictures. Bui Tuong Phong sairasti leukemiaa ja kuoli pian sen jälkeen kun sai väitöksensä valmiiksi.

Phong-menetelmästä on julkaistu vuonna 1977 James F. Blinnin esittämä niin sanottu Blinn-Phong -malli. Blinn kehitti menetelmää sallimalla interpolaatiota ja vähentämällä laskentakuormaa.

Phongin heijastusmalli

Phong-varjostus perustuu Phongin heijastusmalliin (tai Phongin valaistusmalliin). Siinä valonlähteestä tulevan valon heijastuminen kappaleesta jaetaan spekulaariin heijastukseen, joka kohdistuu vahvimpana suoraan katsojaan, diffuusiin heijastukseen, joka kohdistuu yhtä vahvana kaikkiin suuntiin ja ambientiin heijastukseen, joka simuloi ympäröivistä kappaleista tulevaa valoa. Heijastuva valo lasketaan spekulaaria, diffuusia ja ambientia komponenttia vastaavista muuttujista (jotka kuvaavat karkeasti kappaleen heijastusominaisuuksia) ja valonlähteen, kappaleen pinnan ja katsojan välisistä kulmista. 

Phongin heijastusmalli on paikallinen valaistusmalli , eli se ei ota huomioon ympäröivistä kappaleista heijastuvaa valoa (muuta kuin karkeana, jokaisessa kohdassa samansuuruisena ambient-kertoimena), mutta valonlähteitä voi olla useampia. Phongin heijastusmalli ei perustu niinkään valon fysikaalisiin ominaisuuksiin, vaan on kokemuspohjainen.

Lähteet

Grafiikka-algoritmit