Tümsek haritalama - Bump mapping

Tümsek eşlemesi olmayan bir küre (solda). Küreye uygulanacak bir çarpma haritası (orta). Çarpma haritasının uygulandığı (sağda) küre, portakal rengine benzeyen benekli bir yüzeye sahip gibi görünüyor . Çarpma haritaları, bu etkiyi, yüzeyin boyutunu veya şeklini değiştirmeden, aydınlatılmış bir yüzeyin ışığa nasıl tepki vereceğini değiştirerek elde eder.

Çarpma eşleme , bir nesnenin yüzeyindeki tümsekleri ve kırışıklıkları simüle etmek için bilgisayar grafiklerinde bir doku eşleme tekniğidir . Bu, nesnenin yüzey normallerini bozarak ve aydınlatma hesaplamaları sırasında bozulan normali kullanarak elde edilir . Sonuç, alttaki nesnenin yüzeyi değişmese de, pürüzsüz bir yüzeyden ziyade görünüşte engebeli bir yüzeydir. Bump mapping, 1978'de James Blinn tarafından tanıtıldı .

Normal eşleme , kullanılan tümsek eşlemenin en yaygın çeşididir.

Prensipler

Çarpma eşleme, temel alınan nesnenin şeklini değiştirmediği için sınırlıdır. Solda, bir çarpma haritasını tanımlayan matematiksel bir işlev, bir küre üzerinde parçalanan bir yüzeyi simüle eder, ancak nesnenin ana hatları ve gölgesi, mükemmel bir küreninkiler olarak kalır. Sağda, aynı işlev, bir eş yüzey oluşturarak bir kürenin yüzeyini değiştirmek için kullanılır . Bu, engebeli bir yüzeye sahip bir küre modelliyor ve bunun sonucunda hem anahattı hem de gölgesi gerçekçi bir şekilde işleniyor.

Çarpma eşleme, yüzeyin küçük yer değiştirmelerini simüle ederek işlenmiş bir yüzeyin daha gerçekçi görünmesini sağlamak için bilgisayar grafiklerinde kullanılan bir tekniktir . Ancak, yer değiştirme eşlemesinden farklı olarak , yüzey geometrisi değiştirilmez. Bunun yerine sadece yüzey normali, sanki yüzey yer değiştirmiş gibi değiştirilir. Modifiye edilmiş yüzey normali daha sonra aydınlatma hesaplamaları için kullanılır (örneğin, Phong yansıma modeli kullanılarak ), pürüzsüz bir yüzey yerine detay görünümü verir.

Çarpma eşleme, geometri değişmeden kaldığı için, yer değiştirme eşlemeye kıyasla çok daha hızlıdır ve aynı ayrıntı düzeyi için daha az kaynak tüketir.

Derinlik hissini artırmanın yanı sıra diğer yüzey özelliklerini değiştiren uzantılar da vardır. Paralaks haritalama ve ufuk haritalama bu tür iki uzantıdır.

Tümsek haritalamanın birincil sınırlaması, alttaki yüzeyin kendisini değiştirmeden yalnızca yüzey normallerini bozmasıdır. Silüetler ve gölgeler bu nedenle etkilenmeden kalır, bu özellikle daha büyük simüle edilmiş yer değiştirmeler için fark edilir. Bu sınırlamanın üstesinden, tümseklerin yüzeye uygulandığı yer değiştirme haritalama veya bir eş yüzey kullanılarak dahil edilen teknikler ile gelinebilir .

yöntemler

Yumru eşleme gerçekleştirmek için iki ana yöntem vardır. Birincisi , değiştirilmiş normali veren yüzey yer değiştirmesini simüle etmek için bir yükseklik haritası kullanır . Bu, Blinn tarafından icat edilen yöntemdir ve belirtilmediği sürece genellikle yumru eşleme olarak adlandırılan yöntemdir. Bu yöntemin adımları aşağıdaki gibi özetlenmiştir.

Nesnenin yüzeyindeki her bir görünür nokta (veya piksel ) için bir aydınlatma hesaplaması yapılmadan önce :

  1. Yüzeydeki konuma karşılık gelen yükseklik haritasında yüksekliği arayın .
  2. Tipik olarak sonlu farklar yöntemini kullanarak, yükseklik haritasının yüzey normalini hesaplayın .
  3. İkinci adımdaki yüzey normalini gerçek ("geometrik") yüzey normali ile birleştirin, böylece birleştirilmiş normal yeni bir yöne işaret eder.
  4. Yeni "engebeli" yüzeyin sahnedeki ışıklarla etkileşimini, örneğin Phong yansıma modelini kullanarak hesaplayın .

Sonuç, gerçek derinliğe sahip görünen bir yüzeydir. Algoritma ayrıca sahnedeki ışıklar hareket ettikçe yüzey görünümünün değişmesini sağlar.

Diğer yöntem, doğrudan yüzeydeki her nokta için değiştirilmiş normali içeren bir normal harita belirlemektir . Normal, bir yükseklik haritasından türetilmek yerine doğrudan belirtildiğinden, bu yöntem genellikle daha öngörülebilir sonuçlara yol açar. Bu, sanatçıların birlikte çalışmasını kolaylaştırır ve günümüzde en yaygın çarpma haritalama yöntemi haline getirir.

Gerçek zamanlı tümsek haritalama teknikleri

Gerçek zamanlı sahte çarpma eşleme örneği.
Soldan:
  1. yüzey bitmap, kasıtlı olarak bulanık,
  2. ışık bitmap kaynağı,
  3. ışık kaynağı yörüngeli çarpma haritalama efekti .

Gerçek zamanlı 3D grafik programcıları , daha düşük bir hesaplama maliyetiyle tümsek haritalamayı simüle etmek için genellikle tekniğin varyasyonlarını kullanır.

Tipik bir yol, yükseklik haritası yüzeyini neredeyse doğrudan kullanmasına izin veren sabit bir geometri kullanmaktı. Aydınlatma hesaplamaları için önceden hesaplanmış bir arama tablosu ile birleştirildiğinde, yöntem çok basit ve hızlı bir döngü ile uygulanabilir ve tam ekran etkisine izin verir. Bu yöntem, çarpma eşleme ilk tanıtıldığında yaygın bir görsel efektti.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar