凹凸贴图(Bump Maps)
凹凸贴图使用计算机图形在3D模型的表面制造出凹凸不平的质感的错觉。我们使用灰度(Grayscale)图和简单的光影技巧在对象的表面人为地制造这种质感,而不是真的在其表面扣出一个个的凸起和裂痕。
在今天看来,凹凸贴图实际上已经是一种比较旧的技术了。首先你要知道的是凹凸贴图制造出来的细节是假的。凹凸贴图不会给模型增加额外的分辨率。一般来说,凹凸贴图是只有8位(8-bit)色的灰度图。也就是说它只有256种不同的灰度。凹凸贴图中的值就是告诉三维软件两件事:凹或凸。当值接近50%灰度时,物体表面几乎不会有什么细节变化。当灰度值变亮(白),表面细节呈现为凸出,当灰度值变暗(黑),表面细节呈现为凹入。用凹凸贴图实现模型的微小细节非常棒。比如,皮肤上的毛孔和褶皱。它们可以用类似Photoshop等二维软件相对容易地编辑出来。凹凸贴图的问题在于,如果摄像机的角度不对,凹凸贴图会很容易穿帮。因为毕竟细节是假的,并非增加了真实分辨率。几何体的轮廓(silhouette)是不会被其上的凹凸贴图影响的。
法线贴图(Normal Maps)
法线贴图可以被认为是一种更新更好的凹凸贴图。和凹凸贴图一样,对于法线贴图,你首先要知道,它的细节也都是假的。几何体上不会添加额外的分辨率。最后,法线贴图虽然也是在模型表面创造了一种细节的错觉,但是它的实现方式和凹凸贴图不一样。如我们所知,凹凸贴图使用灰度值提供凹凸信息。而法线贴图使用RGB信息告诉3D软件每一个多边形(Polygon)表面法线的准确朝向。这些表面法线的朝向(有时简称为法向),会告诉3D软件如何为多边形着色。最常用的是一种叫做切线空间法线贴图(Tangent Space Normal Map),它呈现出混合的蓝色和紫色。
置换贴图(Displacement Maps)
置换贴图不同于前两种贴图 它是一种真正改变物体表面的方式。通过一种称为micropolygons(微多边形)tessellate(镶嵌)的技巧来实现真正的改变物体表面的细节。如果你需要为你的低分辨率模型增加额外的细节,那么置换贴图就是王者了。那些贴图会在物理层次上替换(正如其名)它们所作用的网格。使用置换贴图,为了能够创建细节,网格模型一般会被细分,这样真的拓扑结构才能够被创建。
最关键的是,有些时候可以在同一个资源上综合使用凹凸贴图/法线贴图和置换贴图。最好的策略就是用置换贴图去实现那些大的形变,用法线或者凹凸贴图实现那些小的细节。无论你使用哪种贴图,一知道它们的原理以及各自的强弱项会让你更容易地作出判断。终极标准是你选择的贴图应该最能够符合你需求场景。
总结:
不管是凹凸贴图还是法线贴图都是通过一些牛X的算法改变物体表面光线(色彩表示凹凸效果),从而产生的一种视觉错觉(你只是看着比较凹凸
),然而置换贴图是可以将模型整体发生改变,营造的感觉更加的真实,(你看着凹凸确实比较凹凸)
斗胆总结一个小毕理论:置换贴图>法线贴图>凹凸贴图(营造凹凸效果时)
参考文献
《Difference between Displacement , Bump and Normap Maps》
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撰稿:产品与设计
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