Τι είναι η χαρτογράφηση ανακούφισης;

Στα γραφικά υπολογιστών, ειδικά τα τρισδιάστατα (3D) γραφικά υπολογιστών, η χαρτογράφηση ανακούφισης είναι ένας τρόπος για να εφαρμοστεί μια δισδιάστατη (2D) εικόνα στην επιφάνεια ενός αντικειμένου για να τροποποιήσει την εμφάνιση της γεωμετρίας του.Ένας χάρτης ανακούφισης είναι μια εικόνα 2D στην οποία κάθε εικόνα καθορίζει το ύψος της αντίστοιχης θέσης σε ένα μοντέλο 3D ή, εναλλάξ, είναι διαφανές για να υποδείξει ότι δεν υπάρχει γεωμετρία στο δεδομένο σημείο του μοντέλου.Όταν η εικόνα 2D είναι χαρτογραφημένη στην επιφάνεια του αντικειμένου 3D, ο κινητήρας απόδοσης θα τροποποιήσει τη γεωμετρία του αντικειμένου και θα μετακινήσει κάθε σημείο που σχετίζεται με ένα εικονοστοιχείο στην εικόνα 2D σε ορισμένη απόσταση μακριά από την αρχική συντεταγμένη της με τιμή που αντιστοιχείστο εικονοστοιχείο της υφής.Αυτό επιτρέπει πολύ λεπτές ποσότητες λεπτομέρειας που μπορούν να ανταποκριθούν στο φως, να ρίξουν ακριβείς σκιές και ακόμη και να καλύψουν αντικείμενα φόντου χωρίς την ανάγκη για ωραία, έντυπα μνήμης για την κατασκευή της γεωμετρίας.Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου χαρτογράφησης θα μπορούσε να εφαρμόσει μια δορυφορική φωτογραφία της γης σε μια σφαίρα, με χαρτογράφηση ανακούφισης προκαλώντας τα σημεία στην επιφάνεια της σφαίρας να είναι υψηλότερα όπου υπάρχουν βουνά και παραμένουν επίπεδη όπου υπάρχουν ωκεανοί.Η χαρτογράφηση βασίζεται σε μια εικόνα υφής 2D για τα δεδομένα που απαιτούνται για την παροχή ενός αντικειμένου.Η εικόνα 2D αποτελείται από εικονοστοιχεία διαφορετικών χρωμάτων και κάθε χρώμα μεταφράζεται σε συγκεκριμένο ύψος.Οι περισσότερες από αυτές τις εικόνες βρίσκονται σε κλίμακα του γκρι επειδή είναι εύκολο να προσδιοριστούν το ύψος μιας περιοχής όταν το μαύρο θα ισοδυναμεί με το ύψος, το καθαρό λευκό θα είναι το μέγιστο ύψος και τα γκρι θα αποτελούν τις τιμές στο μεταξύ. Όταν ένα αντικείμενο έχει το2D υφή που εφαρμόζεται για χαρτογράφηση ανακούφισης, η θέση κάθε εικονοστοιχείου ταιριάζει με ένα σημείο στη γεωμετρία του αντικειμένου.Εάν το εικονοστοιχείο υφής στην εικόνα, που ονομάζεται Texel, έχει τιμή διαφορετική από το μηδέν, τότε η συντεταγμένη 3D της επιφάνειας του μοντέλου ρυθμίζεται από την τιμή του εικονοστοιχείου μακριά από το κέντρο του αντικειμένου προς την κατεύθυνση της επιφάνειαςκανονικός.Η ποσότητα της κίνησης που αντιπροσωπεύει κάθε μονάδα Texel μπορεί να ρυθμιστεί πολύ χαμηλή, ώστε η χαρτογράφηση ανακούφισης να μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για να κάνει μόνο λεπτές παραμορφώσεις σε μια επιφάνεια ή μπορεί να ρυθμιστεί ψηλά έτσι ώστε ένας χάρτης υφής ανακούφισης να μεταφράζεται σε άγρια οδοντωτό έδαφος.Υπάρχουν πολλές χρήσεις για χαρτογράφηση ανακούφισης σε γραφικά υπολογιστών, από την εμφάνιση 2D χαρτογραφικών χαρτών σε 3D έως γεωμετρικά προσομοίωση πολύ λεπτομερείς υφές, όπως η υφαντή επιφάνεια ενός πουλόβερ.Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η χαρτογράφηση ανακούφισης είναι πολύ παρόμοια με τη χαρτογράφηση χτυπήματος και ορισμένα προγράμματα βελτιστοποιούν πραγματικά τη χαρτογράφηση σε απόσταση μέσα σε μια σκηνή, επιστρέφοντας στη χαρτογράφηση.Η κύρια διαφορά είναι ότι, ενώ μερικές παρόμοιες επιφανειακές επιδράσεις μπορούν να επιτευχθούν, η χαρτογράφηση χτυπήματος δεν προκαλεί ποτέ τη γεωμετρία του αντικειμένου να προεξέχει εκτός του βασικού γεωμετρικού του σχήματος.Αυτό σημαίνει ότι, αν μια σφαίρα είναι χαρτογραφημένη με μια εικόνα των βουνών, τότε η ορατή επιφάνεια θα καταστήσει με ακρίβεια τα βουνά, αλλά οι άκρες της σφαίρας και η σκιά της σφαίρας θα παραμείνουν τέλεια στρογγυλά.Η τεχνική χαρτογράφησης ανακούφισης θα τροποποιήσει πραγματικά τη σφαίρα, έτσι ώστε η γεωμετρία της να αντικατοπτρίζει με ακρίβεια τα ύψη της υφής.