PhongBeleuchtungsmodell

PhongBeleuchtungsmodell, oft auch als Phong-Beleuchtungsmodell bezeichnet, ist ein lokal begrenztes Beleuchtungsmodell in der Computergrafik. Es wurde von Bui Tuong Phong in den 1970er Jahren eingeführt und dient dazu, wie Lichtoberflächen erscheinen, wenn sie von einer Lichtquelle beleuchtet werden. Das Modell unterscheidet drei Reflexionskomponenten: Umgebungslicht, diffuses Licht und spekulares Licht, die zusammen die Farbe und Helligkeit einer Oberflächenstelle bestimmen.

Die Berechnung basiert auf drei Termen. Der Umgebungsanteil ist k_a I_a und repräsentiert allgemeine Umgebungsbeleuchtung. Der diffuse Anteil ist k_d (L · N) I_d, wobei L die Lichtrichtung, N die Oberflächen-Normale und (L · N) der Lambertsche Kosinus ist; er modelliert gleichmäßig verteilte Diffuser-Färbung. Der spekularer Anteil ist k_s (R · V)^n I_s, wobei R die Reflexionsrichtung des L ist, V der Blickvektor, n der Shininess-Exponent, der die Größe der Glanzhöhe steuert. Der Gesamtwert der Beleuchtung ergibt sich aus der Summe dieser drei Komponenten.

Das PhongBeleuchtungsmodell ist ein empirisches Shading-Verfahren, das typischerweise pro Vertex oder Pixel arbeitet und in älteren Grafikketten weit verbreitet war. Häufig wird die Blinn-Phong-Variante verwendet, bei der der Spiegelanteil über den Halbwinkelvektor H berechnet wird statt R und V, da dies Rechenaufwand reduziert. Das Modell ist nicht physikalisch fundiert: Es liefert oft nur eine grobe Annäherung an das reale Verhalten von Oberflächenlicht und berücksichtigt keine komplexeren BRDFs oder globale Beleuchtung.

Heute dient das PhongBeleuchtungsmodell vor allem didaktischen Zwecken und in einfachen Shaders. In modernen Rendering-Pipelines wird es durch physikalisch basierte Modelle ersetzt, doch Spekularreflexe nach Phong bleiben gelegentlich als schneller Bestandteil in Shadern erhalten.