Was ist Relief Mapping?
Bei Computergrafiken, insbesondere dreidimensionalen (3D) Computergrafiken, ist die Reliefzuordnung eine Möglichkeit, ein zweidimensionales (2D) Bild auf die Oberfläche eines Objekts anzuwenden, um das Erscheinungsbild seiner Geometrie zu ändern. Eine Reliefkarte ist ein 2D-Bild, in dem jedes Bild die Höhe der entsprechenden Position in einem 3D-Modell bestimmt oder alternativ transparent ist, um anzuzeigen, dass an dem angegebenen Punkt im Modell keine Geometrie vorhanden ist. Wenn das 2D-Bild mit einer Textur auf die Oberfläche des 3D-Objekts abgebildet wird, ändert die Rendering-Engine die Geometrie des Objekts und verschiebt jeden Punkt, der einem Pixel im 2D-Bild zugeordnet ist, um einen entsprechenden Wert um einen bestimmten Abstand von seiner ursprünglichen Koordinate zu seinem Texturpixel. Dies ermöglicht sehr subtile Detailgenauigkeiten, die auf Licht reagieren, präzise Schatten werfen und sogar Hintergrundobjekte bedecken können, ohne dass feine, speicherintensive Netze zum Erstellen der Geometrie erforderlich sind. Ein Beispiel für diese Art der Kartierung könnte sein, ein Satellitenfoto der Erde auf eine Kugel anzuwenden, wobei die Reliefkartierung dazu führt, dass die Punkte auf der Oberfläche der Kugel höher sind, wo Berge sind, und flach bleiben, wo Ozeane sind.
Die Relief-Zuordnung basiert auf einem 2D-Texturbild für die Daten, die zum Rendern eines Objekts erforderlich sind. Das 2D-Bild besteht aus Pixeln unterschiedlicher Farben, und jede Farbe wird in eine bestimmte Höhe übersetzt. Die meisten dieser Bilder sind in Graustufen, da es einfach ist, die Höhe eines Bereichs zu bestimmen, in dem Schwarz keiner Höhe entspricht, Reinweiß die maximale Höhe darstellt und Graustufen die dazwischen liegenden Werte bilden.
Wenn auf ein Objekt die 2D-Textur für die Reliefzuordnung angewendet wurde, wird die Position jedes Pixels an einen Punkt in der Geometrie des Objekts angepasst. Wenn das Texturpixel im Bild, das als Texel bezeichnet wird, einen anderen Wert als Null hat, wird die 3D-Koordinate der Oberfläche des Modells um den Wert des Pixels angepasst, der von der Mitte des Objekts in Richtung der Oberfläche entfernt ist normal. Das Maß an Bewegung, das jede Texel-Einheit darstellt, kann sehr niedrig eingestellt werden, sodass die Relief-Zuordnung verwendet werden kann, um nur geringfügige Deformitäten in einer Oberfläche zu erzeugen.
Es gibt viele Verwendungsmöglichkeiten für Relief-Mappings in Computergrafiken, von der Anzeige von 2D-Karten in 3D bis zur geometrischen Simulation sehr detaillierter Texturen wie der gewebten Oberfläche eines Pullovers. Es ist zu beachten, dass Relief-Mapping dem Bump-Mapping sehr ähnlich ist und einige Programme das Mapping tatsächlich in einer Entfernung innerhalb einer Szene optimieren, indem sie zum Bump-Mapping zurückkehren. Der Hauptunterschied besteht darin, dass, obwohl einige ähnliche Oberflächeneffekte erzielt werden können, die Bump-Zuordnung niemals dazu führt, dass die Geometrie des Objekts aus seiner geometrischen Grundform herausragt. Dies bedeutet, dass, wenn eine Kugel mit einem Bild von Bergen kartiert wird, die sichtbare Oberfläche die Berge genau wiedergibt, die Ränder der Kugel und der Schatten der Kugel jedoch perfekt rund bleiben. Die Relief-Mapping-Technik würde die Kugel tatsächlich so modifizieren, dass ihre Geometrie die Texturhöhen genau wiedergibt.