У чому різниця між bump, normal і displacement?

144

У статті ми докладно розглянемо відмінності карт bump від normal і displacement.

Ви зіткнулися з труднощами при призначенні карти bump на 3D-об’єкт? Не переживайте! Багато 3D-художники, які тільки почали вивчати з 3D-текстурування, відчувають труднощі в цій галузі, не знаючи, який тип карт вибрати: bump, normal і displacement.

Всі три типи карт створюють додаткову деталізацію на поверхні геометрії. Деякі з цих деталей «справжні», інші ні. Отже, спробуємо розібратися, в чому ж полягає різниця між картами bump, normal і displacement.

У чому різниця між bump, normal і displacement?

Що таке карти bump

Карти bump є одним із найстаріших типів карт. І перше, що потрібно зрозуміти – це те, що bump створює фейковую деталізацію. І це правда, оскільки карти bump створюють ілюзію глибини на поверхні моделі з допомогою трюку зі світлом. Ніякої додаткової деталізації при цьому не додається.

Зазвичай, карти bump – це чорно-білі 8-бітові зображення. І це тільки 256 кольорів чорного, сірого або білого. З допомогою цих значень карти bump повідомляють 3D-редактору всього 2 речі: деформувати геометрію вгору або вниз.

Коли значення карти bump близькі до 50%), з поверхнею геометрії практично нічого не відбувається. Коли зображення яскравіше, ближче до білого, деталі видавлюються на поверхні геометрії. Якщо зображення більш темне, ближче до чорного, деталі вдавлюються в поверхню геометрії.

Карти bump відмінно підходять для створення на поверхні моделі дрібної деталізації, наприклад, досі або зморшок на шкірі. Крім того, їх порівняно легко створити у такому 2D-редакторі, як Photoshop, пам’ятаючи при цьому, що працювати потрібно тільки з чорно-білими квітами.

Мінус же карт bump полягає в тому, що деталізації, створеної з їх допомогою можна досить швидко позбутися, якщо подивитися на об’єкт з невірного ракурсу. Крім того, при використанні карт bump силует моделі залишається незмінним, оскільки вони створюють фейковую, а не реальну деталізацію.

У чому різниця між bump, normal і displacement?

Що таке карти normal

Карти нормалей або normal-карти – це поліпшені карти bump. Normal-карти, як і карти bump, створюють фейковую деталізацію, не додаючи додаткових деталей геометрії в сцені. В результаті, карти нормалей створюють на поверхні моделі ілюзію деталізації, але ця деталізація в корені відрізняється від тієї, яку створюють карти bump.

Як ми вже знаємо, карти bump використовують чорно-білі кольори, щоб вдавлювати або видавлювати поверхню геометрії. Normal-карти працюють з RGB-інформацією, яка точно відповідає X, Y і Z значень 3D-сцени. Ця RGB-інформація повідомляє 3D-редактору точний напрям нормалей кожного полігону поверхні. Орієнтація нормалей поверхні, які часто називаються просто нормалями, повідомляє 3D — редактору, в який колір пофарбувати той чи інший полігон.

Normal-карти бувають двох типів і виглядають абсолютно по-різному в 2D-просторі.

Найбільш поширеним типом карт нормалей є normal-карти типу tangent space, які часто поєднують в собі фіолетовий і синій кольори. Цей тип карт нормалей краще всього підходить для мешей, які повинні деформуватися при анімації. Normal-карти типу tangent space ідеально підходять для персонажів. Для об’єктів, які є статичними і не зазнають деформацій, більше підходять карти нормалей типу object space. Ці картки пофарбовані в різні кольори і прораховуються трохи швидше normal-карт типу tangent space.

При використанні карт нормалей потрібно розуміти кілька моментів. На відміну від bump’а ці карти складніше створити в 2D-редакторі типу Photoshop. Запікаються normal-карти з хайпольного меша на лоупольный. Однак, є кілька шляхів їх редагування. Наприклад, можливість редагування карт нормалей представлена у MARI.

Крім того, normal-карти краще інших вписуються в більшість пайплайнов. Але на відміну від карт bump в цьому правилі є виняток. І стосується воно мобільного геймдеву, оскільки апаратні засоби почали «розуміти» карти нормалей порівняно недавно.

У чому різниця між bump, normal і displacement?

Що таке карти displacement

Коли ж справа доходить до створення додаткової деталізації для лоупольных мешей в гру вступають карти displacement, які здатні творити чудеса. Карти displacement створюють фізичну деталізацію меша, на який вони призначаються. Для створення displacement’а меш необхідно підрозділити кілька разів або тесселировать, щоб дозволу вистачило для створення реальної геометрії.

Карти displacement вигідно відрізняє те, що їх можна запекти з хайпольного меша або намалювати вручну. Карти displacement, як і карти bump, працюють з чорно-білими значеннями кольорів. При цьому з легкістю можна використовувати і 8-бітові карти displacement, але найкращий результат можна отримати з допомогою 16 — або 32-бітових карт displacement. І, хоча, 8-бітові карти displacement краще виглядають в 2D-просторі, на рендері вони можуть викликати дивні артефакти та ін. з-за недостатньої інформації.

А ось що стосується часу прорахунку, то тут все далеко не так круто. Створення додаткової деталізації в режимі реального часу досить трудомісткий процес, з яким 3D-редактор впорається не швидко. Крім того, більшість 3D-редакторів прораховують displacement вже на рендері. У порівнянні з картами bump і normal карти displacement можуть серйозно позначитися на часі рендера.

Ніщо не впорається з деталізацією так, як це зроблять карти displacement. І, оскільки поверхня геометрії змінюється насправді, це відбивається і на силуеті моделі. Але при цьому завжди потрібно оцінювати реальну необхідність, а також переваги використання карт displacement.

У чому різниця між bump, normal і displacement?

Одночасне використання всіх карт

У деяких випадках для одного і того ж об’єкта можна використовувати карту bump або normal в поєднанні з displacement. При цьому карту displacement найкраще використовувати для значних змін геометрії, а карти bump і normal для додавання дрібних деталей.

Незалежно від того, яку карту ви виберіть, принцип їх роботи необхідно розуміти в будь-якому випадку, це тільки допоможе ще краще використовувати переваги карт bump, normal і displacement.

Читайте в нашій попередній статті про тонкощі displacement.

Хочете знати більше? Приходьте на наші курси 3D-моделювання, скулптинга, анімації та VFX.

Журналіст: Альона

Джерело