범프 매핑과 노멀 매핑은 동일한 작업을 수행하는 두 가지 다른 방법입니다.

이 방법은 비디오 게임 캐릭터를 만들거나 3 차원 애니메이션을 렌더링하는 경우 알고 유용합니다.

범프 맵은 회색조 이미지를 적용하므로 어두운 점이 더 깊게 나타나고 더 밝은”범프”에 대비를 제공합니다.”노멀 맵은 3 차원 벡터 노멀을 3 차원 표면으로 유도하기 위해 스케일을 사용합니다. 이렇게 하면 렌더링된 라이트가 하이라이트와 그림자를 만들 수 있습니다. 두 방법 모두 지오메트리를 변경하지 않습니다.

이 두 기술의 차이점을 알면 어느 것이 현재 응용 프로그램에 더 적합한 지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 당신이 트릭의 가방에 추가 할 수 있도록 모두에 대한 자세한 내용을 보려면 읽기.

주요 차이점은 조명

이 두 맵의 목표는 표면에 질감이없는 표면에 질감의 환상을 부여하는 것입니다. 이 모델의 메쉬가 물리적으로 변위 맵과 같은 모든 작은 세부 사항을 캡처 너무 잘 할 필요가 없습니다 의미하기 때문에 이것은 비디오 게임에 유용합니다.

지도는 렌더링 된 빛이 표면과 상호 작용하는 방식을 왜곡함으로써 이러한 환상을 만듭니다. 이것은 또한 범프 맵이 달성하려는 세부 수준에 따라 제한 될 수있는 곳입니다.

• 범프 맵은 광원의 방향에 상관없이 서페이스의 어느 영역이 더 밝고 어느 영역이 더 어두운지를 렌더러에게 알려줍니다.
• 노멀 맵은 인공 표면 노멀을 3 차원 공간의 나머지 부분과 관련시키고 텍스처가 렌더링 된 광원과 어떻게 상호 작용 하는지를 수학적으로 지시합니다.

따라서 두 경우 모두 기하학적으로 매끄러운 모양이 매우 상세한 표면 질감을 갖는 것처럼 보입니다. 그러나 질감 개체를 다른 각도에서 볼 때 범프 맵이 흔들리기 시작합니다. 인식 된 질감은 믿을 수있는 방식으로 환경 빛과 상호 작용하지 않을 것입니다.

이를 더 이해하기 위해 각 방법이 텍스처 렌더링에 어떻게 진행되는지 살펴 보겠습니다.

범프 맵은 설정된 회색조를 사용하여 높이 조작

범프 맵을 만들거나 하나만보고 있으면 흑백 이미지가 표시됩니다. 더 이상 아무것도 없습니다. 기본적으로 맵은 이 회색조를 사용하여 렌더링 엔진에 어떤 스팟이 밝고 어떤 스팟이 어두운 지 알려줍니다.

• 지도의 검은 색 영역은 표면의 어둡거나”침몰 한”위치를 나타냅니다.
• 지도상의 흰색 영역은 표면
• 에 강조 표시되거나”튀어 나온”위치를 나타내며 그 사이의 모든 회색 음영이 그에 따라 작용합니다.

대부분의 렌더링 엔진은 회색 음영을 표면의 법선 벡터와 관련시켜 이를 수행합니다. 법선 벡터는 렌더링 엔진이 표면을”보는”방법이기 때문에 실제로 매끄러운 표면에서 텍스처를 렌더링하도록 속이는 방법입니다.

그레이스케일과 서페이스 노멀의 관계는 다음과 같다:

• 검정=표면에 탄젠트
• 흰색=표면에 법선

사이의 회색 음영은 법선 벡터의 각도를 변경합니다. 이것은 회색조 이미지가 검은&흰색으로 이미지를 보는 인간 게임 디자이너와 표면 법선 측면에서 이미지를 보는 렌더링 엔진 사이의 번역자 역할을 할 수 있기 때문에 멋집니다.

이제 앞서 언급했듯이 이 방법은 조명과 관련이 있기 때문에 부족함이 있습니다. 범프 맵은 고정 표면 정규 분포를 설정합니다. 즉,로컬 조명 효과 만 생성합니다. 그것은 단지 표면의 영역이 자체에 상대적으로 다른 사람보다 어두운 렌더링 엔진을 말할 것이다.

따라서 범프 맵은 지표면의 세부 사항과 관련하여 전역 광원이 어디에서 오는지 고려할 정도로 렌더링 엔진을 제공하지 않습니다. 이것은 표면의 그림자가 실제로 광원을 향하고있는 상황으로 이어질 수 있으며,하이라이트는 그림자가 될 것으로 예상되는 곳입니다.

최종 사용자가 눈이 하이라이트를 기대하는 그림자를 보면 그래픽이 덜 믿을 수 있음을 알 수 있습니다. 이것은 범프 맵이 완전히 쓸모 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 그들은 정말 전체 렌더링을 향상시키기 위해 자신의 또는 다른 맵과 함께 사용할 수 있습니다. 우리는 약간의 몇 가지 모범 사례로 얻을 것이다,하지만 먼저 노멀 맵에 비트와 그들이 어떻게 조명과 상호 작용.우리가 언급한 바와 같이,노멀 맵은 물체의 인식된 표면 질감에 글로벌 조명을 더 잘 통합할 수 있는 능력을 가지고 있다.

렌더링 엔진에 사용할 세 번째 정보 또는 색상 채널을 제공하여 이를 수행합니다. 반면 범프 맵은 기술적으로 사용할 두 가지 색상 채널(검정색 또는 흰색)만 제공합니다. 노멀 매핑은 두 개가 아닌 세 개의 구성요소 벡터에서 서페이스 법선을 계산하는 데 사용됩니다. 이 경우 다음을 의미합니다:

• 빨강
• 녹색
• 파랑

선형 대수학에 대한 논문을 제공하지 않고 이것을 더 잘 이해하려면 범프 맵에 대해 잠시 생각해 봅시다. 회색 음영은 본질적으로 표면 자체에 대한 벡터의 각도와 같습니다. 이 벡터는 데카르트 객체 공간에있는 두 개의 구성 요소 벡터로 구성되며,하나는 탄젠트 축(검정색)에 있고 다른 하나는 법선 축(흰색)에 있습니다.

특정 위치에서 색상이 검정에 가까울수록 법선 벡터와 표면 자체 사이의 각도가 낮아집니다. 반대로 이미지가 흰색에 가까울수록 법선 벡터는 직교에 더 가깝습니다.

그러나 우리가 3 차원 공간에서 활동한다면,3 차원은 어떨까요? 노멀 맵이 그레이스케일 대신 그레이스케일을 사용합니다. 범프 맵과 마찬가지로 법선 맵에는 탄젠트 축과 법선 축이 있지만 비탄젠트 축이 도입됩니다. 그리고 세 번째 축이 있기 때문에,그것을 표현하기 위해 세 번째 색이 있어야합니다. 아래 표는 각 맵이 색상을 벡터로 변환하는 방법을 보여줍니다.

벡터 축	범프 맵 색상 변환	노멀 맵 색상 변환
정상	백색	파랑
탄젠트	검정	빨강
비탄젠트	해당 없음	녹색

여기서 이해해야 할 핵심은 노멀 맵이 3 차원 글로벌 공간에서 표면 노멀을 정의하는 능력을 가지고 있다는 것입니다. 각 구성 요소는 전역 엑스,와이,및 지 조명 소스가 고정 된 데카르트 월드 공간의 구성 요소.

범프 맵은 법선과 전역 데카르트 공간과 관련된 세 번째 구성 요소가 없기 때문에 이 작업을 수행할 수 없습니다. 이 때문에 범프 매핑을 통해 그림자를 기대할 수 있는 하이라이트로 끝날 수 있습니다.

노멀 맵의 세 가지 벡터 구성 요소는 데카르트 시스템을 구성하며,이는 모두 서로 직교한다는 것을 의미합니다. 그러나 좌표계는 여전히 무한한 방향으로 지향 될 수 있으며 맵이 의미가 있도록 어떻게 든 제한 될 필요가 있습니다.

이 작업은 벡터 구성 요소를 맵의 텍스처 좌표에 맞춤으로써 수행됩니다. 대부분의 렌더링 및 3 차원 모델링 소프트웨어는 당신을 위해 배경에서이 작업을 수행 할 것입니다,하지만,그래서 당신은 선형 대수학 클래스에서 관심을 지불하지 않은 경우 땀 없습니다. 일반적으로 선택할 수있는 3 가지 방향이 있습니다:

• 접선 공간
• 객체 공간
• 세계 공간

이들 각각은 객체의 용도에 따라 장점과 단점을 갖는다. 우리는 나중에 이것들에 들어갈 것입니다.

어떤 방향을 사용하든 렌더링 엔진에서 서페이스 법선을 서로 부드럽게 연관시키는 방식으로 계산할 수 있기 때문에 중요한 단계입니다. 그 결과 글로벌 광원에 균일하게 반응하는 표면 질감이 감지됩니다.

그래서 큰 차이입니다. 두 맵 모두 표면의 조명에 영향을 미치지 만 다른 방식으로 작동합니다. 노멀 맵은 표면 텍스처를 상주하는 3 차원 공간과 연관시키는 데 탁월합니다. 범프 맵과 노멀 맵을 함께 사용하여 매우 상세한 표면을 만드는 것은 드문 일이 아니지만 궁극적으로 더 믿을 수있는 렌더링을 제공합니다.

다시 말하지만,이러한 방법 중 어느 것도 실제로 밑면의 3 차원 형상을 수정하지 않습니다.

노멀 맵 방향에 대한 빠른 참고 사항

노멀 맵은 빛이 표면에서 반사되는 각도를 결정하기 때문에 맵 자체가 적용된 객체와 관련하여 어떻게 지향되는지 고려하는 것이 중요합니다.

탄젠트 공간이 가장 일반적입니다

법선 맵이 탄젠트 공간에서 지향되면 텍스처 법선은 지오메트리 법선을 기준으로 저장됩니다. 이것은 일반적으로 텍스처의 효과를 그대로 유지하면서 오브젝트가 공간에서 이동하고 변형될 수 있기 때문에 가장 다재다능합니다. 이 기능은 다음과 같이 텍스처링할 때 특히 유용합니다:

• 캐릭터의 스킨
• 움직이는 직물
• 사용자 주위를 이동하고 사용자와 상호 작용하는 개체

최종선;텍스처링 중인 개체가 사용자와 함께 공간에서 이동하는 경우에 사용합니다.

객체 공간은 다목적 성을 희생하여 더 높은 품질을 생성합니다.

객체 공간 지향 법선 맵은 객체 전체에 대한 법선을 계산합니다. 물체는 여전히 움직일 수 있지만 표면이 변형되면 정상 문제가 발생할 수 있습니다. 지도는 일반적으로 적용 되는 개체에 맞게 특별히 조정 됩니다.,선명 하 게 세부 사항 및 더 나은 스무딩 리드.

이로 인해 맵을 다른 표면에 재사용하거나 타일을 붙이기가 어렵습니다. 텍스처 좌표도 미러링할 수 없습니다. 따라서 대칭 객체의 텍스처 모델링은 두 배의 작업이 될 것입니다.

월드 스페이스는 완전히 고정된 맵을 생성한다.

월드 스페이스를 지향하는 노멀 맵은 글로벌 3 차원 좌표를 기준으로 제자리에 고정된다. 즉,적용된 객체는 고정되어 있어야 합니다; 그렇지 않으면 이동 한 경우지도 아래에서”빠져 나갈”것입니다.

이것은 환경의 크고 고정 된 물체에 대해 높은 수준의 세부 사항을 만드는 데 적합합니다.

어느 맵이 더 나은 렌더링 속도를 가지고 있습니까?

렌더링 속도는 렌더링 엔진 자체에 크게 의존하지만 범프 맵과 노멀 맵은 서로 다른 양의 메모리를 차지합니다.

일반적으로 노멀 맵은 범프 맵보다 렌더링 속도가 빠릅니다.

그 차이는 과감한 것은 아니지만 거기에 있습니다. 노멀 맵은 범프 맵과 같은 여러 텍스처 샘플을 필요로하지 않기 때문에 범프 맵을 약간 가장자리로 만듭니다.

어떤 종류의 지도를 사용해야 합니까?

어떤 것과 마찬가지로,이지도 중 하나가 다른 것보다 낫다는 만장일치의 합의는 없습니다. 범프 맵과 노멀 맵은 모두 다른 응용 프로그램에서 장점이 있습니다. 이 중 몇 가지를 살펴 보겠습니다.

노멀 매핑에 대한 최상의 용도

우리는 이미 다른 노멀 맵 방향을 논의 할 때 이들 중 일부를 다루었습니다. 일반적으로 노멀 맵은 움직임에 잘 반응하는 텍스처가 필요할 때 가장 다양한 솔루션입니다. 이 단지에 대해 아무것도 적용할 수 있습니다:

• 문자
• 무기/도구/물체
• 차량
• 섬유
• 단풍

노멀 맵은 또한 가까이서 볼 것으로 예상되는 환경의 일부분에 세부 사항을 가져오는 데 유용합니다.

• 벽
• 보도
• 간판

노멀 맵은 특히 접선 공간 방향과 함께 매우 다양합니다. 또한 범프 맵이 할 수없는 유리한 경사 효과를 만들기 위해 가장자리를 감싸줍니다. 이렇게 하면 날카로운 모서리가 나타나지 않아야 하는 개체의 날카로운 모서리를 부드럽게 만들어 이미지를 더욱 믿을 수 있게 합니다.

이것은 변위 맵과 동일한 수준의 세부 사항을 달성하지는 않지만(이 기사의 끝 부분에서 간단히 설명하겠습니다),적어도 다음과 같은 것에 둥근 모서리의 환상을 만듭니다:

• 문 손잡이
• 무기 손잡이
• 벽 모서리

범프 맵에서는 이 미묘한 효과를 얻을 수 없습니다.

범프 매핑에 가장 적합한 용도

범프 맵은 배경 표면 또는 비교적 작은 물체에 가장 적합합니다. 거리에서 인식 될 수있는 환경 적 특징을 생각하십시오.

• 수술실
• 풍경
• 도시 풍경

범프 맵은 움직이는 물체에 대한 노멀 맵뿐만 아니라 범프 맵도 사용하지 않으므로 장면의 배경 또는 중간 세부 수준 측면에 쉽게 적용 할 수 있습니다. 그들은 쉽게 만들 수 있으며 많은 벡터 계산을 필요로하지 않기 때문에,그들은 낮은 노력 옵션입니다.

그러나 많은 조사를받지 않을 환경의 일부에 적용 할 때,범프 맵은 속담 벅에 대한 가장 큰 강타를 제공합니다.

범프 맵과 노멀 맵이 서로 겹쳐져 렌더링에 더욱 깊이 있는 디테일을 만들 수 있다는 점을 잊지 마십시오.

텍스처 맵과 마찬가지로 원하는 세부 수준을 달성하기 위해 원하는 만큼 레이어링할 수 있습니다.

• 범프 맵 자체를 기준으로 서페이스의 인식된 높이를 조정합니다
• 노멀 맵 빛이 서페이스에서 반사되는 인식된 각도를 조정합니다

이 두 가지를 결합하여 서페이스의 높이와 각도 조작의 이점을 균형있게 조정합니다.

를 요약합니다.

범프 맵과 노멀 맵의 차이점은 각각 표면을 조작하여 빛과 상호 작용하는 방식입니다. 범프 맵은 회색조를 사용하여 표면의 일부를 위 또는 아래로 인위적으로 이동하여”2 차원”에서 작동합니다. 위로 움직이는 것은 더 밝은 것을 의미하고,아래로 움직이는 것은 더 어두운 것을 의미합니다.

노멀 맵은 적색,녹색 및 청색 채널을 사용하여 빛이 표면에서 반사되는 방향을 인위적으로 조작하여”3 차원”에서 작동합니다.

맵은 함께 또는 개별적으로 사용할 수 있으며 텍스처 맵은 실제로 표면의 형상을 변경하지 않습니다. 노멀 맵은 가장자리를 감싸서 경사 효과를 만들 수 있지만,이 두 맵은 가장자리를 따라 텍스처의 환상을 생성 할 수있는 능력이 부족합니다.

보너스:변위 맵은 어떻습니까?

개체의 실루엣이 텍스처와 일치하도록 서페이스의 가장자리를 렌더링해야 하는 경우 범프 맵 또는 노멀 맵은 잘라내지 않습니다.

범프 맵과 노멀 맵의 장점은 표면의 메쉬를 실제로 변경하지 않고 텍스처의 환상을 생성한다는 것입니다. 즉,모델 크기는 작게 유지 될 수 있으며 렌더링 시간은 여전히 매우 빠릅니다. 그러나 이것은 객체 가장자리에 대한 세부 사항의 양을 제한합니다.

이것은 변위 맵이 들어오는 곳입니다. 벽돌 벽의 예를 생각해보십시오. 벽돌은 그들을 함께 들고 박격포 상대 스틱. 그래서,만약 여러분이 이 모퉁이의 가장자리를 둘러보고 있다면,그것은 직선으로 보이지 않을 것이고,벽돌은 튀어 나올 것이고,박격포는 후퇴할 것입니다.

노멀 맵이나 범프 맵도 이러한 환상을 이룰 수 없으며,거기에 앉아서 실제로 모든 벽돌을 모델링하는 것은 지루한 작업 일 것입니다. 말할 것도없이,그것은 당신의 3 차원 모델을 꽤 투박한 것으로 만들 것입니다.

이것은 변위 매핑이 들어오는 곳입니다. 범프 맵과 같이 서페이스의 높이를 조정합니다. 그러나 조명을 조작하는 대신 렌더링 할 때 개체의 실제 모양을 조작합니다. 이 때문에 더 많은 렌더링 시간과 표면에 훨씬 미세한 메쉬가 필요합니다. 예를 들어,더 큰 표면은 수백,더 많은 가능성이 수천 개의 개별 표면으로 분해되어야합니다.

렌더링 엔진이 충분히 강력하고 세부 사항이 필요한 경우 이는 가치가 있습니다.

다음은 이러한 개념을 시각적으로 보여주는 유용한 동영상입니다.

범프 매핑: