Was ist Sphere Mapping?

In der Computergrafik kann sich die Kugelzuordnung auf eine der beiden Methoden beziehen, mit denen ein Bild oder eine prozedurale Textur auf eine dreidimensionale (3D-) Kugel angewendet wird. Im Allgemeinen wird die Kugelzuordnung verwendet, um ein zweidimensionales (2D) gerastertes Bild auf die Oberfläche einer Kugel anzuwenden und das flache Bild so zu verzerren, dass es mit den Polarkoordinaten der Form übereinstimmt. Sphere-Mapping wird auch verwendet, um eine Form von Umgebungs-Mapping zu beschreiben, bei der ein vorgerendertes Bild der Szene verwendet wird, das auf die Oberfläche einer Kugel abgebildet wird, sodass die Kugel die Umgebung wie eine Kugel reflektiert aus perfekt reflektierendem Metall. Beide Arten der Kugelabbildung führen zu einer dreidimensionalen Kugel, auf deren Oberfläche eine Textur aufgebracht ist, obwohl die Umgebungsabbildung das Bild auf andere Weise verzerrt als die sphärische Projektionsabbildung.

Beim Anwenden einer Textur auf eine Kugelform wird bei der Kugelzuordnung ein 2D-Bild erstellt und auf die Oberfläche der zu texturierenden Kugel projiziert. Das Bild folgt dem Koordinatensystem der Kugel, wobei jeder Scheitelpunkt auf der Oberfläche genau wie die Schnittpunkte von Längen- und Breitengradlinien auf einem Globus ausgerichtet ist. Das heißt, wenn das Bild die Pole der Kugel oben und unten erreicht, beginnt es, sich in Richtung eines einzelnen Scheitelpunkts zu komprimieren, wodurch das Bild effektiv verzerrt wird. In vielen Fällen mit einem korrekt erstellten Texturbild wirkt die Kugel dadurch natürlicher als bei der Verwendung von Cube-Mapping oder Zylinder-Mapping. Diese Technik wird verwendet, um Grafiken und Animationen von strukturierten Kugeln wie dem Planeten Erde mit Satellitenbildern der Ozeane und Kontinente zu erstellen.

Bei Verwendung in der Umgebungskartierung ist die Kugelkartierung eine schnelle Möglichkeit, ein Objekt zu erstellen, das eine Spiegelfläche zu haben scheint. Der Prozess berechnet die Lichtvektoren von der Oberfläche der Kugel und dieser Vektor wird dann in Koordinaten übersetzt, die zum Finden der Farbe in einem 2D-Bild verwendet werden. Im Gegensatz zur Projektionskugel-Abbildung verzerrt die reflektierende Version das Bild auf eine etwas andere Weise.

Ein Vorteil bei der Verwendung der Umgebungskugelabbildung besteht darin, dass sie im Vergleich zu anderen Methoden, z. B. der Strahlverfolgung, die die Reflexion basierend auf den Objekten in der Szene dynamisch berechnet, sehr schnell ist. Die Methode ist schnell, da die Reflexion tatsächlich ein vorgerendertes Bild ist. Dies führt zu einigen Komplikationen bei der Technik, da dynamische Änderungen der Umgebung oder Objekte, die sich in der Szene bewegen, in der Reflexion nicht angezeigt werden. Da die wahrgenommene Reflexion statisch ist, werden konkave Formen, die die Abbildung erhalten, nicht selbst reflektiert, was zu einem manchmal verwirrenden visuellen Effekt führt.