범프 맵핑

Bump mapping
범프 매핑이 없는 구(왼쪽).구(중간)에 적용되는 범프 맵.범프맵(오른쪽)이 적용된 구면에는 주황색처럼 얼룩덜룩한 표면이 있습니다.범프 맵은 표면의 크기나 모양을 변경하지 않고 조명이 들어오는 표면이 빛에 반응하는 방식을 변경함으로써 이러한 효과를 얻을 수 있습니다.

범프[1] 매핑은 물체 표면의 범프 및 주름을 시뮬레이션하기 위한 컴퓨터 그래픽의 텍스처 매핑 기법입니다.이는 물체의 표면 규범을 교란하고 조명 계산 중에 교란 규범을 사용함으로써 달성됩니다.그 결과 기초 물체의 표면은 변하지 않지만 매끄러운 표면보다는 울퉁불퉁한 표면으로 나타납니다.범프 매핑은 1978년 [2]제임스 블린에 의해 도입되었습니다.

일반 매핑은 [3]범프 매핑의 가장 일반적인 변형입니다.

원칙

범프 매핑은 기본 객체의 모양을 변경하지 않는다는 점에서 제한됩니다.왼쪽에는 범프맵을 정의하는 수학 함수가 구면의 무너진 표면을 시뮬레이션하지만 물체의 윤곽과 그림자는 완벽한 구면으로 남아 있습니다.오른쪽에는 같은 기능을 사용하여 등각면을 생성하여 구면의 표면을 수정한다.이렇게 하면 표면이 울퉁불퉁한 구를 모델링하여 윤곽과 그림자가 모두 사실적으로 렌더링됩니다.

범프 매핑은 렌더링된 표면을 보다 사실적으로 보이게 하는 컴퓨터 그래픽 기술입니다.그러나 변위 매핑과 달리 표면 형상은 수정되지 않습니다.대신 표면 법선만 표면이 변위된 것처럼 수정됩니다.그런 다음 수정된 표면 법선을 조명 계산에 사용하여(예: Phong 반사 모델 사용) 매끄러운 표면 대신 디테일의 외관을 제공합니다.

형상이 변경되지 않기 때문에 범프 매핑은 변위 매핑에 비해 훨씬 빠르고 동일한 수준의 세부 정보에 대해 더 적은 리소스를 소비합니다.

깊이감을 높이는 것 외에 다른 표면 피쳐를 수정하는 확장 기능도 있습니다.시차 매핑과 수평 매핑은 이러한 확장의 [4]두 가지입니다.

범프 매핑의 주요 한계는 기초 표면 [5]자체를 변경하지 않고 표면 정규성만 교란시킨다는 것이다.따라서 실루엣과 그림자는 영향을 받지 않고 유지되며, 특히 더 큰 시뮬레이션 변위에서 두드러진다.이러한 제한은 표면에 범프를 가하는 변위 매핑 또는 등서면을 사용하는 기술을 통해 극복할 수 있다.

방법들

범프 매핑을 실행하는 방법은 주로 두 가지가 있습니다.첫 번째는 높이 지도를 사용하여 표면 변위를 시뮬레이션하여 수정된 법선을 산출합니다.이것은 Blinn에 의해[2] 발명된 방법으로 지정되어 있지 않는 한 보통 범프 맵핑이라고 불립니다.이 방법의 순서는 다음과 같이 요약되어 있습니다.

물체 표면의 각 가시점(또는 픽셀)에 대해 조명 계산을 수행하기 전에 다음 작업을 수행합니다.

  1. 높이 지도에서 지표면의 위치에 해당하는 높이를 찾습니다.
  2. 일반적으로 유한 차분 방법을 사용하여 높이 지도의 표면 법선을 계산합니다.
  3. 2단계에서 수직인 표면과 실제("기하학적") 표면 법선을 결합하여 결합된 법선이 새 방향으로 가도록 합니다.
  4. 예를 들어 퐁 반사 모델을 사용하여 씬(scene)의 조명과 새로운 "범피" 표면의 상호 작용을 계산합니다.

그 결과, 실제 깊이가 있는 것처럼 보이는 표면입니다.또한 알고리즘은 씬(scene)의 조명이 이동함에 따라 표면 모양이 변경되도록 합니다.

다른 방법은 표면의 각 점에 대해 수정된 법선을 포함하는 법선 지도를 직접 지정하는 것입니다.표준값은 높이 지도에서 파생되는 대신 직접 지정되기 때문에 이 방법은 일반적으로 더 예측 가능한 결과를 가져옵니다.이를 통해 아티스트와 함께 작업하기 쉬워져 오늘날 범프 [3]매핑의 가장 일반적인 방법이 되었습니다.

실시간 범프 매핑 기술

실시간 가짜 범프 매핑의 예.
왼쪽부터:
  1. 표면 비트맵, 의도적으로 흐릿함,
  2. 라이트 비트맵 소스,
  3. 1 2 + / ({ 1 궤적을 광원과의 범프 매핑 효과.

실시간 3D 그래픽 프로그래머는 낮은 계산 비용으로 범프 매핑을 시뮬레이션하기 위해 다양한 기술을 사용하는 경우가 많습니다.

대표적인 방법 중 하나는 고정 지오메트리를 사용하는 것으로, 이를 통해 높이 지도 표면 법선을 거의 직접 사용할 수 있습니다.조명 계산을 위해 미리 계산된 룩업 테이블과 조합하여 매우 단순하고 빠른 루프로 구현하여 전체 화면 효과를 얻을 수 있습니다.이 방법은 범프 매핑이 처음 도입되었을 때 일반적인 시각적 효과였습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Bump and Environment Mapping" (PDF). ics.uci.edu.
  2. ^ a b Blinn, James F. "주름 표면의 시뮬레이션", 컴퓨터 그래픽스, 제12권(3), 페이지 286-292 SIGGRAPH-ACM (1978년 8월)
  3. ^ a b Mikkelsen, Morten (2008). "Simulation of Wrinkled Surfaces Revisited" (PDF). p. 7 (Section 2.2). Archived (PDF) from the original on 2019-05-26. Retrieved 2011-08-05.
  4. ^ Lengyel, Eric (July 2019). Foundations of Game Engine Development, Volume 2: Rendering. Terathon Software LLC. ISBN 978-0-9858117-5-4.
  5. ^ 실시간 범프 맵 합성, Jan Kautz1, Wolfgang Heidrichy2 및 Hans-Peter Seidel1,1 (Max-Planck-Institut für Informatik, 브리티시 컬럼비아 대학)

외부 링크

Wikimedia Commons에는 범프 매핑과 관련된 미디어가 있습니다.