1. O que é o modelo de iluminação de Phong?

Passo 1

O enunciado pergunta o que é o modelo de iluminação de Phong. Esse conteúdo faz parte de computação gráfica e trata de como estimar a cor aparente de um ponto numa superfície quando ela é iluminada por uma ou mais fontes de luz. Para resolver, vamos ver a filosofia do modelo, suas componentes e a fórmula matemática associada.

Passo 2

O modelo de Phong é empírico e separa a contribuição total da luz em três componentes: ambiente, difusa e especular.
– A componente ambiente representa luz espalhada no ambiente que chega de todas as direções de forma uniforme.
– A componente difusa baseia-se na lei de Lambert e mede o brilho quando a luz incide diretamente na superfície, dependendo do ângulo entre o vetor normal e o vetor direção da luz.
– A componente especular simula o brilho de destaque (highlight) gerado por reflexões espelho-like, dependendo do alinhamento entre o vetor de reflexão da luz e o vetor direção ao observador.

Passo 3

A formulação padrão do modelo de Phong define a intensidade final \!I em um ponto como
I \;=\; k_{a}\,I_{a} \;+\; k_{d}\,I_{l}\,\max\bigl(0,\;N\cdot L\bigr) \;+\; k_{s}\,I_{l}\,\max\bigl(0,\;R\cdot V\bigr)^{n},
onde
k_{a},k_{d},k_{s} são coeficientes de material para ambiente, difuso e especular,
I_{a} é a intensidade da luz ambiente,
I_{l} é a intensidade da fonte de luz,
N é o vetor normal à superfície,
L é o vetor direção da luz (normalizado),
R é o vetor reflexão de L em relação a N,
V é o vetor direção do observador (normalizado) e
n é o expoente de “brilho” (shininess) que controla a largura do highlight especular.

Passo 4

Cada termo tem interpretação física ou visual:
k_{a}I_{a} evita que regiões sombrias fiquem totalmente escuras;
k_{d}I_{l}\max(0,N\cdot L) cria sombreamento suave segundo a orientação da superfície;
k_{s}I_{l}\max(0,R\cdot V)^{n} produz efeitos de brilho intenso e focalizado, ajustáveis pelo expoente n.
Por ser simples e eficiente, o modelo de Phong é amplamente usado em renderização em tempo real.

Resposta

O modelo de iluminação de Phong é um esquema empírico que calcula a cor de um ponto de superfície como soma de três termos – ambiente, difuso (Lambert) e especular – usando a fórmula
I = k_{a}I_{a} + k_{d}I_{l}\max(0,N\cdot L) + k_{s}I_{l}\max(0,R\cdot V)^{n},
onde cada coeficiente e produto escalar controla a contribuição de luz ambiente, espalhamento difuso e reflexões especulares.

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