4.4 Beleuchtungsmodell von Phong

Im vorherigen Abschnitt ist von Materialoberflächen ausgegangen worden, die das Licht gleichmäßig in alle Richtungen reflektieren. Diese Art der Reflexion wird diffuse oder gestreute Reflexion genant. Es gibt aber auch spiegelnde Oberflächen, wo also der einfallende Lichtstrahl und der reflektierende Strahl den selben Winkel zur Oberflächennormalen haben. Wir sprechen dann von gerichteter oder spiegelnder Reflexion. Die Spiegelung wird vom Betrachter nur wahrgenommen, wenn die Vektoren R und A zusammenfallen.

Abbildung 1

Phong hat nun folgendes Modell für die Intensität bei spiegelnden Oberflächen erstellt

wobei w eine Funktion des Einfallwinkels und der Wellenlänge ist. Die Bedeutung der Funktion (,) wird deutlich, wenn das Spiegelungsverhalten von Glas einmal näher betrachtet wird. Trifft das Licht im rechten Winkel auf die Oberfläche (d.h. ~ 0°), wird das Licht praktisch nicht reflektiert, wogegen bei einem Einfallswinkel nahe 90° fast eine Totalreflexion vorliegt. Der Term cos^c(2) nähert rein heuristisch die Streuung des reflektierten Lichts an, wobei der Winkel 2 zwischen den Vektoren A zum Augpunkt des Betrachters und dem reflektierten Strahl R liegt. Der Materialkoeffizient c gibt für kleine Werte einen schmalen und für große Werte einen weiten Reflexionskegel an. Dies verdeutlichen die folgenden Abbildungen :

Abbildung 2

Abbildung 3

Sind die beiden Vektoren A und R normiert, ergibt sich