Рельефное отображение Bump mapping кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое рельефное отображение, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое рельефное отображение, bump mapping , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Компьютерная графика.

Bump mapping — метод текстурного отображения в компьютерной графике для имитации неровностей и морщин на поверхности объекта. Это достигается путем возмущения нормалей поверхности объекта и использования возмущенной нормали во время расчетов освещения. Результатом является явно неровная поверхность, а не гладкая, хотя поверхность лежащего в основе объекта не изменяется. Bump mapping был введен Джеймсом Блинном в 1978 году.

Нормальное отображение является наиболее распространенной вариацией рельефного отображения.

Сфера без рельефного отображения (слева). Карта рельефа, которая будет применена к сфере (в середине). Сфера с примененной картой рельефа (справа) имеет пятнистую поверхность, напоминающую апельсин . Карты рельефа достигают этого эффекта, изменяя то, как освещенная поверхность реагирует на свет, не изменяя размер или форму поверхности.

Bump mapping ограничен тем, что он не изменяет форму базового объекта. Слева математическая функция, определяющая bump map, имитирует осыпающуюся поверхность на сфере, но контур и тень объекта остаются такими же, как у идеальной сферы. Справа та же функция используется для изменения поверхности сферы путем создания изоповерхности . Это моделирует сферу с неровной поверхностью, в результате чего и ее контур, и ее тень отображаются реалистично.

Bump mapping — это метод в компьютерной графике, позволяющий сделать визуализированную поверхность более реалистичной, имитируя небольшие смещения поверхности. Однако, в отличие от offset mapping , геометрия поверхности не изменяется. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Вместо этого изменяется только нормаль поверхности, как если бы поверхность была смещена. Измененная нормаль поверхности затем используется для расчетов освещения (например, с использованием модели отражения Фонга ), создавая видимость деталей вместо гладкой поверхности.

Bump-картирование выполняется намного быстрее и потребляет меньше ресурсов при том же уровне детализации по сравнению с дисплейсмент-картированием, поскольку геометрия остается неизменной.

Существуют также расширения, которые изменяют другие характеристики поверхности в дополнение к увеличению ощущения глубины. Картографирование параллакса и картографирование горизонта — два таких расширения.

Основное ограничение при использовании bump mapping заключается в том, что оно возмущает только нормали поверхности, не изменяя саму лежащую под ней поверхность. Таким образом, силуэты и тени остаются неизменными, что особенно заметно при больших моделируемых смещениях. Это ограничение можно преодолеть с помощью методов, включающих в себя offset mapping, когда к поверхности применяются bumps или использование изоповерхности .

Существует два основных метода выполнения bump-картирования. Первый использует карту высот для имитации смещения поверхности, что дает измененную нормаль. Этот метод был изобретен Блинном и обычно называется bump-картированием, если не указано иное. Шаги этого метода суммируются следующим образом.

Перед тем, как выполнить расчет освещения для каждой видимой точки (или пикселя ) на поверхности объекта:

1. Найдите на карте высот высоту , соответствующую положению на поверхности.
2. Рассчитайте нормаль к поверхности карты высот, обычно используя метод конечных разностей .
3. Объедините нормаль поверхности из шага два с истинной («геометрической») нормалью поверхности так, чтобы объединенная нормаль указывала в новом направлении.
4. Рассчитайте взаимодействие новой «неровной» поверхности с источниками света в сцене, используя, например, модель отражения Фонга .

Результатом является поверхность, которая, кажется, имеет реальную глубину. Алгоритм также гарантирует, что внешний вид поверхности меняется при перемещении источников света в сцене.

Другой метод заключается в указании карты нормалей , которая содержит измененную нормаль для каждой точки на поверхности напрямую. Поскольку нормаль указывается напрямую, а не выводится из карты высот, этот метод обычно приводит к более предсказуемым результатам. Это облегчает работу художникам, делая его наиболее распространенным методом рельефного отображения на сегодняшний день.

Пример фальшивого рельефного отображения в реальном времени.
Слева направо:

1. поверхность растрового изображения, намеренно размытая,
2. источник света растровое изображение,
3. эффект рельефного отображения с вращающимся источником света траектория.

Программисты 3D-графики в реальном времени часто используют вариации этой техники для имитации рельефного отображения с меньшими вычислительными затратами.

Одним из типичных способов было использование фиксированной геометрии, что позволяет использовать нормаль поверхности карты высот почти напрямую. В сочетании с предварительно вычисленной таблицей поиска для расчетов освещения метод можно было реализовать с помощью очень простого и быстрого цикла, что позволяло добиться полноэкранного эффекта. Этот метод был распространенным визуальным эффектом , когда впервые было введено отображение рельефа.

• Поле расстояний
• Смещенная поверхность
• Грибл
• Нормальное отображение

Исследование, описанное в статье про рельефное отображение, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое рельефное отображение, bump mapping и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Компьютерная графика