Phongの反射モデル 3Dアプリ開発支援 3D/受託/請負/常駐/人材/派遣/パートナー/協力会社

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Phongの反射モデル（Phongのはんしゃモデル）とは、3次元コンピュータグラフィックスにおいて、モデリングされた面上の点に影をつけるための照明と陰影モデルである。 このモデルはユタ大学の理学博士である、Bui Tuong Phongによって開発され、1973年に""Illumination for Computer Generated Pictures""の題で学位論文として発表された。 この中には、多角形でモデリングされた表面からラスタライズされた個々のピクセルに対して、補間計算を行う方法が論述されていた。この補間技術は、他の反射モデルが使われている今でさえも、Phongシェーディングと知られている。 Phongの反射モデルでは、一般的なレンダリング方程式をより単純化して扱うことができる。このモデルでは、表面上の点における陰影を決定する際に、次のような単純化ができる利点がある。 このモデルは、局所的な反射モデルである。すなわち、ラジオシティのようなレイトレーシングで行うような二次反射を計算する必要はない。反射した光の減衰を補正するために、外部の環境光の項をレンダリングする際に加えている。
表面からの反射を3つの項目、すなわち鏡面反射、拡散反射と環境反射に分けている。 最初に、そのシーンにおいて個々の光源を用いてレンダリングするために、isとidの項を定義する。これらは、個々の光源における鏡面反射および拡散反射の項の彩度(普通はRGB値になる)である。1個のiaの項は環境光を設定する。この項は時々、各々の光源の影響を足し合わせたものとして計算される。 次に、それぞれの材質(普通、あるシーンにおいて物体面に対して1対1で設定される)について、以下のものを定義する。 さらに、すべての光源群の光を定義する。物体表面上の点からそれぞれの光源への方向ベクトルをLと置き、この表面上の点における法線をN、面上のその点において光線が完全に反射される方向をRとする。そして、(仮想的なカメラのような)視点に向かう方向をVとする。 それぞれの表面上の点Ipにおける陰影は、次の方程式を用いて計算できる。これがPhongの反射モデルである。