3.5.3 Зафарбування Фонга

Зафарбування Фонга передбачає інтерполяцію не розрахованих значень інтенсивностей, а інтерполяцію векторів нормалей. Такий підхід вимагає значно більших обсягів обчислень, але при цьому виходить краща апроксимація кривизни поверхні і більш реалістичне зображення. У цьому випадку дзеркальні властивості поверхні відображаються набагато краще.

Цей метод дозволяє виправити деякі недоліки Гуро, але не всі. Зокрема, ефект смуг Маху в деяких випадках у методі Фонга ще сильніший, хоча в більшості випадків апроксимація Фонга дає кращі результати.

На рис. 3.19, наведені результати зафарбовування поверхні обертання, апроксимованої многогранником, який складається з трикутних граней:

а) – плоске зафарбовування,

б) – зафарбовування по методу Гуро,

c) – зафарбовування по методу Фонга.

            а) б) в)

Рисунок 3.19 – Три способи зафарбовування:

а) – плоске зафарбовування;

б) – зафарбовування по Гуро;

в) – зафарбовування по Фонгу.

Перший варіант дає зображення ребристої поверхні з дуже контрастними переходами від однієї грані до іншої. Друга модель дає більш гладке зображення, але в районі відблисків явно спостерігаються лінії ребер, хоча й згладжені. Третій варіант вийшов найбільш гладкий, дзеркальні відблиски мають досить реалістичну форму.

3.5.4 Більш складні моделі висвітлення

Розглянемо більш складне завдання – включимо в модель не тільки відображення, але і показник заломлення.

При проходженні променя з одного середовища в інше, його напрямок змінюється відповідно до закону Снелліуса (Віллеброрд Снелл ван Ройен): переломлений промінь лежить у площині, утвореної нормаллю до площини і падаючим променем, а кути, утворені променями з нормаллю, зв'язані формулою

_,

де – коефіцієнти заломлення двох середовищ (рис 3.20).

Рисунок 3.20 – Заломлений і відбитий промені

Проходження світла також може бути дифузним (якщо частина енергії світла розсіюється середовищем) або спрямованим. У першому випадку ми маємо справу з напівпрозорими тілами, які змінюють забарвлення видимих через них об'єктів. У другому випадку тіло прозоре, і воно візуально виявляється тільки завдяки перекручуванню об'єктів через заломлення променів.

Якщо в просторовій сцені є прозорі або напівпрозорі об'єкти, необхідно враховувати, що зображення інших об'єктів буде відрізнятися від звичайної проекції на площині зображення (рис. 3. 21).

Ці ефекти добре знайомі кожному, хто стикається з різними лінзами. Щоб побудувати зображення в цьому випадку, використовують алгоритми зі зворотним трасуванням променів.

Рисунок 3. 21 – Заломлення в призмі

Для зображення напівпрозорих поверхонь без урахування заломлення, можна ввести так званий коефіцієнт прозорості k, що дозволяє змішувати інтенсивності для видимої поверхні і тієї, яка розташована за нею:

, .

При k=1 поверхня непрозора, при k=0 – повністю прозора. Для напівпрозорих тіл необхідно враховувати їх об'ємну структуру.