Вообще, визуализация плоских поверхностей многоугольника позволяет точно отобразить поверхность, если справедливы все следующие предположения.
• Многоугольник является одной гранью многогранника, а не сегментом аппроксимирующей сетки криволинейной поверхности.
• Все источники, освещающие многоугольник, расположены достаточно далеко от поверхности, так что N • Ь и функция затухания равны константе на поверхности многоугольника.
• Точка наблюдения достаточно удалена от многоугольника, так что произведение V • Л постоянно по области многоугольника.
Даже если некоторые из этих условий не выполняются, эффекты освещения поверхности все еще можно описать в разумном приближении, используя визуализацию поверхностей постоянной интенсивности, если грани объекта-многогранника малы.
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПО МЕТОДУ ГУРО
Данная схема, разработанная Генри Гуро (Henri Gouraud) и называемая визуализацией поверхностей по Гуро или визуализацией поверхности с интерполяцией интенсивности, линейно интерполирует значения интенсивностей в вершинах многоугольных граней освещенного объекта. Метод Гуро, разработанный для визуализации криволинейных поверхностей, аппроксимированных многоугольной сеткой, дает гладкие переходы значений интенсивности для каждой многоугольной грани в значения интенсивностей смежных многоугольников, имеющих с данным общие стороны. Названная интерполяция интенсивностей по области многоугольника устраняет разрывы интенсивности, которые могут появиться при плоской визуализации поверхностей.
Каждый сегмент многоугольника мозаичной криволинейной поверхности обрабатывается методом Гуро с использованием следующих процедур.
1. Определить средний единичный вектор нормали в каждой вершине многоугольника.
2. Применить модель освещенности к каждой вершине многоугольника, чтобы получить интенсивность света в этой точке.
3. Линейно интерполировать интенсивности вершин по спроектированной области многоугольника.
Описанный метод интерполяции интенсивностей устраняет разрывы, присущие плоской визуализации, но имеет и свои недостатки. Блики на поверхности иногда отображаются с аномальными формами, а линейная аппроксимация интенсивности может давать на поверхности яркие или темные прожилки интенсивности, называемые полосами возмущения (Mach bands). Эти эффекты можно уменьшить, разделив поверхность на большее число многоугольных граней, или использовав более точный расчет интенсивности.
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПО ФОНГУ
Более точный метод интерполяции при визуализации многоугольной сетки разработал Фонг Буи Туонг (Phong Bui Tuong). В данном подходе, названном визуализацией поверхностей по Фонгу или визуализацией с интерполяцией вектора нормали, интерполируются не значения интенсивностей, а векторы нормали. В результате получаются более точные значения интенсивностей, более реалистичные изображения бликов (светлых пятен) поверхности, и значительно уменьшается эффект полос возмущения. В то же время, метод Фонга требует больше вычислений, чем метод Гуро.