9.3 Modelo de Blinn–Phong
O modelo de Blinn–Phong (Blinn 1977) é uma modificação do modelo de reflexão de Phong. A reflexão especular Is para uma fonte de luz é calculada como
Is=κsιs(ˆn⋅ˆh)α,
onde
ˆh=ˆl+ˆv|ˆl+ˆv|.
O vetor ˆh é chamado de halfway vector e está na metade do caminho entre os vetores ˆl e ˆv (figura 9.17).
Figura 9.17: Geometria do halfway vector.
Ao usar o cosseno do ângulo entre ˆn e ˆh no lugar do cosseno do ângulo entre ˆr e ˆv, o modelo de Blinn-Phong consegue reproduzir melhor o comportamento da reflexão especular.
No modelo de Phong, o brilho especular é sempre redondo em uma superfície plana. No modelo de Blinn–Phong, o brilho especular é redondo quando a superfície é vista de frente, e alongado verticalmente quando a direção de visão e a direção à fonte de luz estão rentes à superfície. A figura 9.18 compara o formato do brilho especular sobre o lado plano de um objeto visto nessa configuração.
No mundo real, o alongamento do brilho especular pode ser observado, por exemplo, no brilho da luz do sol sobre o mar quando o sol está próximo do horizonte, ou no reflexo da luz sobre um chão molhado, quando a luz é gerada por um poste distante ou pelos faróis de um carro.
Figura 9.18: Diferença entre o formato do brilho especular nos modelos de Phong e Blinn–Phong.
O modelo de Blinn–Phong também pode ser mais eficiente que o modelo de Phong. Se a projeção utilizada for ortográfica e a fonte de luz estiver infinitamente longe do objeto iluminado (como na fonte de luz direcional), então ˆh só precisa ser calculado uma vez e pode ser reutilizado para todos os pontos do objeto. O vetor só precisa ser atualizado se a direção de visão ou a direção da fonte de luz for modificada.
A possibilidade de otimização do modelo de Blinn–Phong é pouco explorada atualmente, uma vez que a maior parte das aplicações usa projeção perspectiva ou usa câmeras ou fontes de luz dinâmicas. Entretanto, esse aspecto foi uma vantagem importante nos limitados sistemas gráficos da década de 1980 e início da década de 1990.
A equação completa do modelo de Blinn–Phong é a seguinte:
I=κaιa+m∑i=1(κdιdi(ˆli⋅ˆn)+κsιsi(ˆn⋅ˆh)α), As constantes utilizadas são as mesmas do modelo de Phong. Entretanto, um mesmo valor da constante α produzirá um brilho especular maior no modelo de Blinn–Phong, como mostra a figura 9.19. Essa alteração do brilho pode ser compensada aumentando o valor da constante.
Figura 9.19: Tamanho do brilho especular nos modelos de Phong e Blinn–Phong usando o mesmo expoente de brilho.
Pela sua simplicidade e melhor fidelidade de reprodução de brilhos especulares, o modelo de Blinn–Phong é mais utilizado que o modelo de Phong em síntese de imagens em tempo real.