1. O que é interpolação normal? Onde ela é usada no modelo de Phong?

Passo 1

O enunciado pergunta o que é interpolação de normais e em que parte do modelo de Phong ela aparece. O conteúdo é de sombreado em computação gráfica, mais especificamente a técnica de Phong shading, que usa normais interpoladas para calcular a iluminação pixel a pixel.

Passo 2

Interpolação de normais é o processo de obter uma normal em qualquer ponto interno de um polígono a partir das normais definidas em seus vértices. Se temos um triângulo com vértices A, B, C e normais unitárias \mathbf{n}_A, \mathbf{n}_B, \mathbf{n}_C, qualquer ponto P interno ao triângulo tem coordenadas baricêntricas (\alpha,\beta,\gamma) e normal aproximada por
\mathbf{n}(P) = \alpha\,\mathbf{n}_A + \beta\,\mathbf{n}_B + \gamma\,\mathbf{n}_C,
seguido de normalização para manter \|\mathbf{n}(P)\|=1. Isso garante suavidade no sombreamento, evitando aparências facetadas.

Passo 3

No modelo de Phong, essa interpolação de normais ocorre na etapa de rasterização, depois da projeção do triângulo na tela e antes do cálculo da cor de cada pixel. Ou seja, embora as normais originais sejam definidas nos vértices, o Phong shading interpola essas normais para cada fragmento (pixel) e só então aplica a equação de iluminação de Phong:
I = k_a I_a + k_d I_d(\mathbf{n}\cdot\mathbf{l}) + k_s I_s(\mathbf{r}\cdot\mathbf{v})^{\alpha_{\text{esp}}},
onde \mathbf{n} é justamente a normal interpolada no fragmento.

Passo 4

Dessa forma, ao contrário do Gouraud shading (que interpola cores), o Phong shading faz a interpolação de normais e computa a iluminação integralmente em cada pixel, resultando em reflexos especulares mais precisos e superfícies visualmente mais suaves.

Resposta

Interpolação de normais é o cálculo da normal em pontos internos de um polígono via combinação linear das normais dos vértices, seguida de normalização. No modelo de Phong, essa interpolação é feita na rasterização para fornecer, em cada fragmento, uma normal que alimenta a equação de iluminação pixel a pixel.

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