Normal mapping - Polski Serwis Naukowy

Normal mapping

Mapowanie normalnych (ang. Normal Mapping lub Dot3 bump mapping) – technika teksturowania, która symuluje niewielkie wypukłości powierzchni, bez ingerencji w geometrię obiektu trójwymiarowego. Technika jest bardzo bliska technikom mapowania wypukłości (ang. Bump Mapping) czy mapowania przemieszczeń (ang. Displacement Mapping), jednak pozwala osiągnąć znacznie lepsze wyniki przy mniejszym użyciu pamięci. Mapowanie normalnych polega na składaniu oryginalnych wektorów normalnych (prostopadłych do powierzchni) obiektu z wektorami zapisanymi w teksturze. Mapy normalnych, w przeciwieństwie do np. map wypukłości (gdzie tworzone są w skali szarości), są tworzone w kolorach RGB. Każda składowa koloru mapy RGB, odpowiada współrzędnym składowej normalnej danego piksela. Ze względu na artefakty kompresji stratnej tekstur przy zapisywaniu wektorów, dokładna reprezentacja normalnych w teksturze może być inna (np. DXT5n).

Mapowanie wypukłości (ang. bump mapping) – w grafice 3D technika teksturowania, która symuluje niewielkie wypukłości powierzchni, bez ingerencji w geometrię obiektu trójwymiarowego.

Pamięć komputerowa to różnego rodzaju urządzenia i bloki funkcjonalne komputera, służące do przechowywania danych i programów (systemu operacyjnego oraz aplikacji). Potocznie przez "pamięć komputerową" rozumie się samą pamięć operacyjną.

Efekt mapowania wybojów tą metodą uzyskuje się zgodnie z równaniem Lamberta: $I_d = I_i \cdot \cos\beta$ . Natężenie światła odbitego jest iloczynem skalarnym wektora światła i wektora normalnego w danym punkcie. Ponieważ kąt między nimi jest inny w każdym punkcie tekstury, natężenie światła odbitego zmienia się odpowiednio i w ten sposób wyboje stają się widoczne na powierzchni obiektu.

Mapowanie paralaksy (ang. Parallax Mapping) jest to technika wizualizacji wybojów na powierzchni obiektów 3D, przez odwzorowanie paralaksy tych wybojów widocznej podczas ich obserwacji pod kątem. Paralaksę odwzorowuje się przez przesunięcie tekstur obiektu.

Wektor normalny jest to wektor prostopadły do płaszczyzny lub, w wypadku innych powierzchni, prostopadły do płaszczyzny stycznej do powierzchni w danym punkcie. Pojęcie to używane jest w matematyce, fizyce, biologii molekularnej, grafice 3D.

Technika mapowania normalnych daje poprawny efekt wizualny w sytuacji, gdy nie występuje paralaksa, a więc gdy mapowane wyboje są pomijalnie niskie. Wysokie nierówności powierzchni nie są poprawnie odwzorowane przy patrzeniu na obiekt pod ostrym kątem do powierzchni. Poprawę przy małej częstotliwości wybojów (czyli kiedy mają duże rozmiary) zapewnia mapowanie paralaksy, a przy większej, gdzie występuje już efekt zasłaniania jednych wybojów przez drugie i zaczynają tworzyć się cienie, zaawansowane techniki mapowania paralaksy opracowane po roku 2004.

RGB – jeden z modeli przestrzeni barw, opisywanej współrzędnymi RGB. Jego nazwa powstała ze złożenia pierwszych liter angielskich nazw barw: R – red (czerwonej), G – green (zielonej) i B – blue (niebieskiej), z których model ten się składa. Jest to model wynikający z właściwości odbiorczych ludzkiego oka, w którym wrażenie widzenia dowolnej barwy można wywołać przez zmieszanie w ustalonych proporcjach trzech wiązek światła o barwie czerwonej, zielonej i niebieskiej (zob.promieniowanie elektromagnetyczne).

Shader – krótki program komputerowy, często napisany w specjalnym języku (shader language), który w grafice trójwymiarowej opisuje właściwości pikseli oraz wierzchołków. Technologia ta zastąpiła stosowaną wcześniej jednostkę T&L.

Implementacja cieniowania za pomocą map normalnych jest obecnie możliwa (i praktykowana) w programie (shaderze) pikselowym. Technika ta zapewnia właściwe odwzorowanie niewielkich nierówności na powierzchni obiektów 3D. Ze względu na niski koszt obliczeniowy, może być jedyną techniką odwzorowania wybojów w grach i aplikacjach 3D przeznaczonych do uruchamiania na starszym sprzęcie.

UV mapping to w procesie modelowania grafiki 3D nakładanie dwuwymiarowego obrazu na trójwymiarowy obiekt. Mapa siatki obiektu 3d transformowana jest na płaszczyznę jako 2-wymiarowy obraz. Tekstura UV posiada zatem tylko 2-wymiarowe współrzędne: „U” i „V”, zamiast „X”, „Y”, „Z” znanych z teksturowania w trójwymiarze. Po tak przygotowanej mapie można malować, tworząc teksturę UV i nałożyć ją na obiekt 3d. Tworzy to efekt malowania po powierzchni obiektu. Jest to też wygodne dla teksturatora malującego teksturę.

Iloczyn skalarny – operator na przestrzeni liniowej przypisujący dwóm argumentom z tej przestrzeni rzeczywistą wartość skalarną. Czasami spotyka się również nazwę iloczyn wewnętrzny, jednak odnosi się ono zwykle do ogólniejszych iloczynów skalarnych w przestrzeniach unitarnych.

Zobacz też

Mapowanie wypukłości (ang. bumpmapping)

UV mapping