Bump mapping și maparea normală sunt două metode diferite de a face același lucru: crearea iluziei texturii suprafeței unui model vizual de computer.

aceste metode sunt utile pentru a ști dacă creați personaje de jocuri video sau redați animații 3D.

hărțile Bump impun o imagine în tonuri de gri, astfel încât petele întunecate apar mai adânc și oferă contrast pentru „umflături” mai ușoare.”Hărțile normale folosesc o scară RGB pentru a obține normale vectoriale 3D pe suprafața 3d. Acest lucru păcălește lumina redată în crearea de evidențieri și umbre. Ambele metode lasă geometria neschimbată.

cunoașterea diferențelor dintre aceste două tehnici poate ajuta la determinarea care este mai potrivită pentru aplicația la îndemână. Citiți mai departe pentru a afla mai multe despre ambele, astfel încât să le puteți adăuga în geanta dvs. de trucuri.

principala diferență este iluminarea

scopul ambelor hărți este de a oferi unei suprafețe iluzia texturii pe o suprafață care nu are textură. Acest lucru este benefic pentru jocurile video, deoarece înseamnă că rețeaua modelului nu trebuie să fie atât de fină încât să surprindă fizic toate detaliile mici, cum ar fi o hartă de deplasare.

harta creează această iluzie distorsionând modul în care lumina redată interacționează cu o suprafață. Acest lucru este, de asemenea, în cazul în care harta cucui poate deveni limitarea, în funcție de ce nivel de detaliu pe care încercați să realizeze.

• o hartă cu denivelări indică randatorului care zone ale unei suprafețe sunt mai luminoase și care zone sunt mai întunecate, indiferent de direcția sursei de lumină.
• o hartă normală leagă normalele suprafeței artificiale de restul spațiului 3D și dictează matematic modul în care textura interacționează cu sursa de lumină redată.

deci, rezultatul în ambele cazuri este că o formă geometrică netedă pare să aibă o textură de suprafață foarte detaliată. Cu toate acestea, harta denivelării începe să se clatine atunci când obiectul texturat este privit din unghiuri diferite. Textura percepută probabil nu va interacționa cu lumina mediului într-un mod credibil.

pentru a înțelege mai mult acest lucru, să aruncăm o privire la modul în care fiecare metodă se referă la redarea texturii.

o hartă Bump folosește o scară de gri setată pentru a manipula înălțimea

dacă ar fi să creați o hartă bump sau doar să vă uitați la una, veți vedea o imagine alb-negru. Nu e nimic mai mult. În esență, harta folosește această scară de gri pentru a spune motorului De redare care pete sunt luminoase și care pete sunt întunecate.

• zonele negre de pe hartă indică locații întunecate sau „scufundate în” de pe suprafață
• zonele albe de pe hartă indică locații evidențiate sau „proeminente” de pe suprafață
• și fiecare nuanță de gri dintre ele acționează în consecință.

majoritatea motoarelor de redare fac acest lucru raportând nuanța de gri la vectorul normal al suprafeței. Deoarece vectorii normali sunt modul în care motorul de redare „vede” suprafața, aceasta este o modalitate de a o păcăli în redarea texturii pe o suprafață de fapt netedă.

relația dintre tonuri de gri și suprafață normală este ca atare:

• Negru = tangentă la suprafață
• alb = normal la suprafață

și orice nuanță de gri Între modifică unghiul vectorului normal. Acest lucru este minunat, deoarece permite imaginii în tonuri de gri să acționeze ca un traducător între designerul de jocuri umane, care vede o imagine în negru & alb, și motorul de redare, care vede o imagine în termeni de normale de suprafață.

acum, așa cum am menționat mai devreme, există un deficit la această metodă, deoarece se referă la iluminat. Harta cucui stabilește o distribuție normală suprafață fixă. Cu alte cuvinte, creează doar efecte de iluminare locale. Acesta va spune doar motorului De redare care zone ale suprafeței sunt mai întunecate decât altele în raport cu sine.

deci, harta bump nu oferă motorul de redare suficient pentru a lua în considerare de unde provine sursa de lumină globală în raport cu detaliile de pe o suprafață. Acest lucru ar putea duce la o situație în care umbrele unei suprafețe sunt de fapt orientate spre sursa de lumină, iar cele mai importante sunt acolo unde te-ai aștepta să fie umbrele.

în cazul în care utilizatorul final vede umbre în cazul în care ochiul lor se așteaptă scoate în evidență, ei pot găsi grafica mai puțin credibil. Acest lucru nu înseamnă că hărțile bump sunt complet învechite. Ele pot fi folosite pe cont propriu sau în combinație cu alte hărți pentru a îmbunătăți într-adevăr randarea generală. Vom intra în câteva bune practici într-un pic, dar mai întâi un pic pe hărțile normale și modul în care interacționează cu iluminatul.

o hartă normală folosește RGB pentru a manipula lumina

după cum am făcut aluzie, hărțile normale au capacitatea de a încorpora mai bine iluminarea globală în textura suprafeței percepute a unui obiect.

ei fac acest lucru prin furnizarea motorului de randare cu un al treilea bucată de informații sau canal de culoare pentru a utiliza. În schimb, o hartă cu denivelări oferă tehnic doar două canale de culoare de utilizat; negru sau alb. Maparea normală folosește scala de culori RGB pentru a calcula o suprafață normală din trei vectori componenți în loc de doi. RGB, în acest caz, înseamnă:

• roșu
• Verde
• Albastru

pentru a înțelege mai bine acest lucru fără a da o disertație pe algebra liniară, să mergem repede înapoi la gândire despre hărți cucui pentru o secundă. Nuanța de gri echivalează în esență cu unghiul unui vector în raport cu suprafața în sine. Acest vector este alcătuit din doi vectori componenți în spațiul obiectului cartezian, unul pe axa tangentă (negru) și unul pe axa normală (alb).

cu cât culoarea este mai aproape de negru într-o anumită locație, cu atât unghiul dintre vectorul normal și suprafața în sine este mai mic. În schimb, cu cât imaginea este mai aproape de alb, cu atât vectorul normal este mai aproape de ortogonal.

dar dacă operăm în spațiul 3D, cum rămâne cu dimensiunea a treia? Aici apar hărțile normale cu RGB în loc de tonuri de gri. La fel ca harta bump, o hartă normală are o axă tangentă și o axă normală, dar introduce și axa bitangentă. Și din moment ce există o a treia axă, trebuie să existe o a treia culoare care să o reprezinte. Tabelul de mai jos ilustrează modul în care fiecare hartă traduce culorile în vectori.

Axa vectorială	Bump harta culoare traducere	normal harta culoare traducere
Normal	Alb	Albastru
tangenta	Negru	rosu
Bitangent	N/A	Verde

cheia pentru a înțelege aici este că harta normală are capacitatea de a defini normalele de suprafață în spațiul Global 3D, deoarece există trei componente vectoriale care alcătuiesc normalul menționat. Fiecare dintre componente poate fi legată de componentele globale X, Y și Z ale spațiului Mondial cartezian în care este fixată o sursă de iluminare.

o hartă cu denivelări nu poate face acest lucru, deoarece nu există o a treia componentă care să relaționeze normalul cu spațiul cartezian global. Acesta este motivul pentru care puteți ajunge la evidențieri în care v-ați aștepta la umbre cu cartografiere.

cele trei componente vectoriale ale unei hărți normale alcătuiesc un sistem cartezian, ceea ce înseamnă că toate sunt ortogonale între ele. Cu toate acestea, sistemul de coordonate poate fi încă orientat într-o cantitate infinită de direcții și trebuie constrâns cumva, astfel încât harta să aibă sens.

acest lucru se realizează prin orientarea componentelor vectoriale către coordonatele texturii hărții. Majoritatea software-ului De redare și modelare 3D vor face acest lucru în fundal pentru dvs., totuși, deci nu transpirați dacă nu ați acordat atenție clasei de algebră liniară. Există de obicei 3 orientări diferite pentru a alege de la:

• spațiu Tangent
• spațiu obiect
• spațiu Mondial

fiecare dintre acestea are avantajele și dezavantajele sale, în funcție de aplicarea obiectului. Vom intra în acestea mai târziu.

indiferent de orientarea utilizată, este un pas important, deoarece permite motorului de randare să calculeze normalele de suprafață într-un mod în care toate se raportează fără probleme între ele. Rezultatul este o textură de suprafață percepută care reacționează uniform la sursa de lumină globală.

deci asta e marea diferență. Ambele hărți afectează iluminarea pe o suprafață, dar o fac în moduri diferite. Harta normală excelează în capacitatea sa de a relaționa o textură de suprafață cu spațiul 3D în care se află. Acest lucru va oferi în cele din urmă randări mai credibile, deși nu este neobișnuit să folosiți hărți bump și hărți normale împreună pentru a crea suprafețe foarte detaliate.

din nou, niciuna dintre aceste metode nu modifică de fapt geometria 3D a suprafeței subiacente.

o notă rapidă privind orientarea normală a hărții

deoarece hărțile normale determină unghiul la care lumina se reflectă de pe o suprafață, este important să se ia în considerare modul în care harta în sine este orientată în raport cu obiectul pe care este aplicat.

spațiul Tangent este cel mai frecvent

când o hartă normală este orientată în spațiul tangent, normalele texturii sunt stocate în raport cu geometria normală. Acesta este de obicei cel mai versatil, deoarece permite obiectului să se miște și să se deformeze în spațiu, păstrând în același timp efectele texturii intacte. Acest lucru este deosebit de util atunci când texturarea lucruri cum ar fi:

• pielea unui personaj
• mutarea textilelor
• obiecte care se mișcă și interacționează cu utilizatorul

linia de fund; utilizați acest lucru dacă obiectul pe care îl texturați se va deplasa în spațiu cu utilizatorul.

spațiu obiect creează o calitate mai mare la costul de versatilitate

o hartă normală orientată în spațiu obiect calculează normalele sale în raport cu obiectul ca un întreg. Obiectul se poate mișca în continuare, dar dacă suprafețele sale se deformează, pot exista probleme cu normalul. Hărțile sunt de obicei adaptate în mod specific obiectului pe care sunt aplicate, ceea ce duce la detalii mai clare și la o mai bună netezire.

acest lucru face dificilă reutilizarea sau placarea hărții pe alte suprafețe. Nici coordonatele texturii nu pot fi oglindite. Deci, modelarea texturii pe obiecte simetrice va fi de două ori lucrarea.

spațiul mondial creează o hartă Total fixă

o hartă normală orientată în spațiul mondial este fixată în poziție în raport cu coordonatele 3D globale. Aceasta înseamnă că obiectul pe care este aplicat ar trebui să rămână staționar; în caz contrar, va „aluneca” de sub hartă dacă este mutat.

acest lucru este bun pentru a crea niveluri ridicate de detaliu pe obiecte mari, staționare ale unui mediu.

Ce Hartă Are O Viteză De Redare Mai Bună?

în timp ce viteza de redare depinde în mare măsură de motorul de redare în sine, hărțile bump și hărțile normale ocupă diferite cantități de memorie.

de obicei, hărțile normale sunt mai rapide de redat decât hărțile cu denivelări.

diferența nu este drastică, dar este acolo. Hărțile normale depășesc ușor hărțile bump, deoarece nu necesită mai multe probe de textură, cum ar fi hărțile bump.

ce fel de hartă ar trebui să folosesc?

ca în orice, nu există un consens unanim că una dintre aceste hărți este mai bună decât cealaltă. Hărțile Bump și hărțile normale au ambele avantaje în diferite aplicații. Să explorăm câteva dintre acestea.

cele mai bune utilizări pentru maparea normală

am atins deja unele dintre acestea atunci când discutăm diferitele orientări normale ale hărții. În general, hărțile normale sunt cea mai versatilă soluție atunci când aveți nevoie de o textură care să răspundă bine la mișcare. Acest lucru se poate aplica la aproape orice:

• caractere
• arme/unelte/obiecte
• vehicule
• Textile
• frunziș

hărțile normale sunt, de asemenea, utile pentru aducerea detaliilor în părți ale mediului care se așteaptă să fie vizualizate de aproape.

• pereți
• pasarele
• semnalizare

hărțile normale sunt extrem de versatile, în special cu orientare spațială tangentă. De asemenea, se înfășoară în jurul marginilor pentru a crea un efect de înclinare favorabil, lucru pe care hărțile bump nu îl pot face. Acest lucru înmoaie marginile altfel ascuțite pe un obiect care nu ar trebui să pară să aibă muchii ascuțite, făcând astfel imaginea mai credibilă.

acest lucru nu atinge același nivel de detaliu ca o hartă de deplasare (pe care o vom atinge pe scurt la sfârșitul acestui articol), dar cel puțin creează iluzia marginilor rotunjite pe lucruri precum:

• Clanțe
• mânere pentru arme
• colțuri de perete

acest efect subtil nu este realizabil cu o hartă cu denivelări.

cele mai bune utilizări pentru cartografierea denivelărilor

hărțile denivelărilor sunt cele mai utilizate pentru suprafețe de fundal sau obiecte relativ mici. Gândiți-vă la caracteristicile de mediu care trebuie percepute la distanță.

• Sala de operație
• peisaje
• peisaje urbane

deoarece hărțile bump nu funcționează la fel de bine ca hărțile normale pe obiecte în mișcare, ele sunt ușor de aplicat la fundalul unei scene sau la aspectele de nivel de detaliu mediu. Deoarece sunt mai ușor de creat și nu necesită atât de mult calcul vectorial, acestea sunt opțiunea de efort mai mic.

cu toate acestea, atunci când este aplicat la părți ale unui mediu care nu va fi sub control la fel de mult, hărți cucui da cel mai bang pentru dolar proverbiala.

ele pot fi folosite împreună, de asemenea

nu uitați că hărțile bump și hărțile normale pot fi stratificate una peste alta pentru a crea și mai multă profunzime a detaliilor randării dvs.

ca în orice hartă textură, puteți strat cât mai multe sau cât de puține doriți pentru a atinge nivelul dorit de detaliu.

• hărți Bump reglați înălțimea percepută a unei suprafețe în raport cu ea însăși
• hărți normale reglați unghiul perceput la care lumina se reflectă de pe suprafață

combinați aceste două pentru a echilibra beneficiile manipulării atât a înălțimii, cât și a unghiului suprafeței dvs.

Pentru A Rezuma.

diferența dintre o hartă cu denivelări și o hartă normală este modul în care fiecare manipulează o suprafață pentru a interacționa cu lumina. Hărțile Bump funcționează în „două dimensiuni” utilizând o scară de gri pentru a muta artificial părți ale unei suprafețe în sus sau în jos. Mișcarea în sus înseamnă mai strălucitoare, iar mișcarea în jos înseamnă mai întunecată.

hărțile normale funcționează în „trei dimensiuni” folosind canale de culoare roșie, verde și albastră pentru a manipula artificial direcția în care lumina se reflectă de pe o suprafață.

Hărțile pot fi utilizate împreună sau individual și nici harta texturii nu modifică de fapt geometria suprafeței. În timp ce hărțile normale se pot înfășura în jurul marginilor pentru a crea un efect conic, ambele hărți nu au capacitatea de a produce iluzia texturii de-a lungul unei margini.

Bonus: Ce Zici De Hărți De Deplasare?

dacă trebuie să redați marginile unei suprafețe astfel încât silueta obiectului să se potrivească cu textura, o hartă cu denivelări sau o hartă normală nu o va tăia.

avantajul hărților bump și al hărților normale este că acestea creează iluzia texturii fără a modifica efectiv plasa suprafeței. Aceasta înseamnă că dimensiunea modelului poate rămâne mică, iar timpul de redare este încă destul de rapid. Dar acest lucru limitează cantitatea de detalii pe marginile obiectului.

aici intervin hărțile de deplasare. Luați în considerare exemplul unui zid de cărămidă. Cărămizile se lipesc în raport cu mortarul care le ține împreună. Deci, dacă te-ai uita în jurul marginii acestui colț, nu ar părea a fi o linie dreaptă, cărămizile ar ieși și mortarul s-ar retrage.

nici hărțile normale, nici hărțile cu denivelări nu pot realiza această iluzie și ar fi o sarcină obositoare să stai acolo și să modelezi de fapt toate acele cărămizi. Ca să nu mai vorbim, ar face modelul dvs. 3D destul de ciudat.

aici intervine cartografierea deplasărilor. Acesta, ca o hartă cu denivelări, reglează înălțimea unei suprafețe. Dar, în loc să manipuleze iluminatul, manipulează forma reală a obiectului atunci când este redat. Din această cauză, necesită mai mult timp de redare și o plasă mult mai fină la suprafață. De exemplu, suprafața mai mare trebuie împărțită în sute, mai probabil mii, de suprafețe individuale.

acest lucru merită totuși, dacă motorul de redare este suficient de puternic și detaliile sunt necesare.

mai jos sunt câteva videoclipuri utile pentru a arăta aceste concepte vizual:

Bump mapping: