Computergrafik

Spekulare Reflektion (Phong Modell)

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Reflektion an einer nicht ideal spiegelnden Oberfläche:

Licht wird nur unter einem Ausfallswinkel beobachtet, welcher gleich dem Einfallswinkel ist (Nicht-uniforme BRDF).

Einfallswinkel = Ausfallswinkel

Flächen sind nicht ideal spiegelnd, d.h. Glanzlicht in einem schmalen Winkelbereich um den Ausfallswinkel.

Phong Exponent $n$ simuliert das Glanzlicht um den Ausfallswinkel, R reflektierter Lichtvektor, V Betrachterrichtung ($R, V$ jeweils normalisiert!):

$I = (R\cdot V)^n I_{L}$

Je höher der Exponent, desto schmaler der Winkelbereich des Glanzlichts. Idealer Spiegel: $n\rightarrow\infty$. Ambientes Licht: $n=0$.

$ I_{specular} = \sum_{l\in L} k_s max(R\cdot V, 0)^n I_{L} $
  • $k_s$ ist die spekulare Materialfarbe
  • Reflektionsvektor $R = 2(L\cdot N)N - L$

Alternativ über Halfway-Vektor:

$ H = \frac{L+V}{|L+V|} $
$ cos^{-1} R\cdot V = 2 cos^{-1} H\cdot N $
  • Der Winkel zw. H und N ist halb so groß wie der zwischen R und V
  • Dieser Faktor kann ignoriert werden, da das ganze sowieso eine Approximation ist
  • Normierung von H aufwändiger als Skalarprodukt von R und V
  • aber keine Berechnung des Reflektionsvektors nötig
also: $ I_{specular} = \sum_{l\in L} k_s max(N\cdot H, 0)^n I_{L} $


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