Lokale Beleuchtungsmodelle

Das Phong-Beleuchtungsmodell wurde von Phong Bui Tuong 1975 entwickelt. Es erweitert das Lambert-Beleuchtungsmodell durch eine reale spekulare Reflexion. Im Gegensatz zu dem Lambert-Beleuchtungsmodell ist die Blickrichtung r wichtig. Je größer der Winkel α zwischen der Betrachtungsrichtung v und der idealen Reflexionsrichtung r ist, desto kleiner ist die Lichtintensität des spiegelnden Lichts in die Blickrichtung. Ein Vergleich zwischen dem Lambert-Beleuchtungsmodell und dem Phong-Beleuchtungsmodell zeigt die Auswirkung der Blickrichtung bei Phong.

Vergleich: Lambert-Beleuchtungsmodell / Phong-Beleuchtungsmodell

Das Phongmodell modelliert die Abhängigkeit des Abfalls der reflektierten Intensität von der Abweichung α der Betrachtungsrichtung von der idealen Reflexionsrichtung durch eine Potenz von cos α. Auch in diesem Fall wird der Cosinus des Winkels mittels des Skalarproduktes zwischen r und v ausgedrückt. Winkelstellungen größer als 90° werden nicht beachtet.
Die reflektierte Intensität Is nach dem Phong-Beleuchtungsmodell:

Is = Intensität des spiegelnd reflektierten Lichts in Richtung v IL = Intensität des Lichtvektors n = Spiegelungsexponent rs = spiegelnde Reflexionskoeffizient Mit dem spiegelnden Reflexionskoeffizient lässt sich der Anteil des zu reflektierenden spiegelnden Lichtes einstellen. Mit dem Spiegelungsexponent wird der Perfektionsgrad der Oberfläche ermittelt. Beide Einstellungen werden im Material getroffen. Die obere Darstellung zeigt mögliche Werte für den Spiegelungsexponent. Je größer der Wert n, desto kleiner und spiegelnder wird das Glanzlicht. In den meisten 3d Programmen sind keinen Einstellungsparameter n und rs zu finden. In 3ds max werden für die Phong-Speculareinstellungen Werte wie Specular Level, Glossiness, Soften und Specular Color angeboten. In Maya werden zwei Phongmaterialien angeboten. Das Material Phong bietet Werte wie Cosine Power und Specular Color das Material PhongE Werte wie Roughness, Highlight size, Whitness und Specular Color.

Die Abbildung zeigt mögliche Speculareinstellungen bei dem Material Phong in 3ds max: Specular Level: Definiet die Intensität des Galnzlichtes Glossines: Definiert die Größe des Glanzlichtes Soften: Dämpft das Glanzlicht Highlight Graph: Diese Kurve zeigt die Einstellungen Specular Level und Glossiness.