Co je mapování reliéfu?

V počítačové grafice, zejména trojrozměrné (3D) počítačové grafice, reliéfní mapování je způsob, jak aplikovat dvourozměrný (2D) obraz na povrch objektu, aby se změnil vzhled jeho geometrie. Reliéfní mapa je 2D obraz, ve kterém každý obraz určuje výšku odpovídajícího místa na 3D modelu, nebo je alternativně průhledný, což znamená, že v daném bodě modelu neexistuje geometrie. Když je 2D obraz mapován na povrch 3D objektu, vykreslovací stroj upraví geometrii objektu a přesune každý bod spojený s pixelem v 2D obrazu o určitou vzdálenost od své původní souřadnice o hodnotu, která odpovídá k jeho texturnímu pixelu. To umožňuje velmi jemné množství detailů, které mohou reagovat na světlo, vrhat přesné stíny a dokonce i pokrývat objekty na pozadí, aniž by bylo nutné budovat geometrii jemnými, paměťově náročnými oky. Jedním z příkladů tohoto typu mapování by mohlo být použití satelitní fotografie Země na kouli, přičemž reliéfní mapování způsobuje, že body na povrchu koule jsou vyšší tam, kde jsou hory, a zůstávají ploché, kde jsou oceány.

Mapování reliéfu se spoléhá na 2D obraz textury pro data nezbytná pro vykreslení objektu. 2D obraz se skládá z pixelů různých barev a každá barva je přeložena do určité výšky. Většina z těchto obrázků je ve stupních šedi, protože je snadné určit výšku oblasti, kdy černý bude rovný žádné výšce, čistě bílá bude maximální výška a šedé budou tvořit hodnoty mezi nimi.

Když má objekt 2D texturu použitou pro mapování reliéfu, umístění každého pixelu se shoduje s bodem v geometrii objektu. Pokud má texturový pixel v obrázku, nazývaný texel, jinou hodnotu než nula, pak se 3D souřadnice povrchu modelu upraví o hodnotu pixelu od středu objektu ve směru povrchu normální. Velikost pohybu, kterou každá textová jednotka představuje, může být nastavena velmi nízko, takže reliéfní mapování může být použito k vytvoření pouze jemných deformit na povrchu, nebo může být nastaveno vysoko, takže mapa reliéfní textury se převede do divoce členitého terénu.

Existuje mnoho použití pro mapování reliéfu v počítačové grafice, od zobrazování 2D kartografických map ve 3D po geometrickou simulaci velmi podrobných textur, jako je tkaný povrch svetrů. Je třeba poznamenat, že reliéfní mapování je velmi podobné bump mapování a některé programy skutečně optimalizují mapování na vzdálenost uvnitř scény návratem k bump mappingu. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že ačkoli lze dosáhnout některých podobných povrchových efektů, mapování hrbolů ve skutečnosti nikdy nezpůsobí, že geometrie objektu vyčnívá mimo jeho základní geometrický tvar. To znamená, že pokud je koule zmapována obrazem hor, pak viditelný povrch přesně vykreslí hory, ale okraje koule a stín koule zůstanou dokonale kulaté. Technika mapování reliéfu by sféru skutečně modifikovala, takže její geometrie přesně odráží výšky textury.