La fase di rasterizzazione non e sufficiente per determinare il colore di un oggetto dato che esso nel mondo reale e determinato dalla quantità e dalle componenti di luce che l’oggetto stesso riflette e che viene catturata dall’occhio umano
Il fenomeno fisico in questione viene catturato dalla rendering equation oggetto matematico fin troppo complesso per essere risolto analiticamente
I modelli di illuminazione usati in computer graphics sono approssimazioni della rendering equation suddivisi in locali e globali
| MODELLI LOCALI | MODELLI GLOBALI |
|---|---|
| modelli che tengono conto della luce emessa dalle fonti e dalle proprieta del materiale | modelli che tengono conto anche della luce riflessa dalle altre superfici presenti nella scena |
Modello di illuminazione di Phong #
E’ un modello di illuminazione locale definito come segue:
$$ luce = illuminazione \space ambiente + componente \space riflessiva $$La componente riflessiva può essere diffusa o speculare
Componente d’ambiente #
Componente dovuta alle caratteristiche specifiche del materiale di un oggetto
$$ I_{da} = k_aI_a $$Componente di riflessione diffusa #
Tipica dei materiali opachi, caratterizzata dal fatto che la luce che colpisce un punto si riflette in tutte le direzioni allo stesso modo
Questa componente dipende strettamente dall’angolo tra la normale del punto e la direzione del raggio di luce che colpisce l’oggetto
$$ I_{dr}= k_dI_l\cos({\theta}) = k_dI_l(L\bullet N) $$ℹ️ Note
si ricorda che $L$ e $N$ sono vettori normali
Componente di riflessione speculare #
Questa componente approssima il comportamento di riflessione della luce dei materiali lucidi che non e omogenea in tutte le direzioni
Questa componente dipende anche dalla posizione dell’osservatore
$$ I_r = k_sI_l (\cos(\alpha))^n $$Dove gli scalari $n,k_s$ sono dipendenti dal materiale dell’oggetto
Computazione della luce #
Nella pipeline di rendering e necessario includere un algoritmo in grado di computare il colore di un triangolo illuminato, questo viene fatto per mezzo degli algoritmi di shading
Flat shading #
Dato un poligono, si computa la normale per ogni faccia e si applica il modello di illuminazione al centro della faccia
Questa risulta essere una delle soluzioni più semplici, ma il risultato ottenuto e abbastanza mediocre, inoltre il risultato soffre dell’effetto di band match
Gouraud shading #
Algoritmo che sfrutta il concetto di interpolazione dei vertici,
ℹ️ Note
in questo caso la normale e definita a livello di vertice come somma delle normali delle superfici adiacenti
Qui un esempio di Implementazione in webGL
Phong shading #
Variante del Gouraud shading che effettua l’interpolazione delle normali dei vertici prima di applicare il modello di illuminazione
