O que é o mapeamento de alívio?

Na computação gráfica, especialmente na computação tridimensional (3D), o mapeamento de alívio é uma maneira de aplicar uma imagem bidimensional (2D) à superfície de um objeto para modificar a aparência de sua geometria. Um mapa de relevo é uma imagem 2D na qual cada imagem determina a altura do local correspondente em um modelo 3D ou, alternativamente, é transparente para indicar que não há geometria no ponto especificado no modelo. Quando a imagem 2D é mapeada para a superfície da superfície do objeto 3D, o mecanismo de renderização modifica a geometria do objeto e move cada ponto associado a um pixel na imagem 2D a uma certa distância de sua coordenada original por um valor que corresponde ao seu pixel de textura. Isso permite quantidades muito sutis de detalhes que podem responder à luz, projetar sombras precisas e até cobrir objetos de plano de fundo sem a necessidade de malhas finas e com muita memória para construir a geometria. Um exemplo desse tipo de mapeamento pode ser a aplicação de uma foto de satélite da Terra a uma esfera, com o mapeamento em relevo fazendo com que os pontos na superfície da esfera sejam mais altos onde há montanhas e permaneçam planos onde há oceanos.

O mapeamento de alívio depende de uma imagem de textura 2D para os dados necessários para renderizar um objeto. A imagem 2D é composta de pixels de cores diferentes e cada cor é traduzida em uma altura específica. A maioria dessas imagens está em escala de cinza porque é fácil determinar a altura de uma área em que o preto será igual a nenhuma altura, o branco puro será a altura máxima e os tons de cinza formarão os valores intermediários.

Quando um objeto tem a textura 2D aplicada ao mapeamento de relevo, a localização de cada pixel é correspondida a um ponto na geometria do objeto. Se o pixel de textura na imagem, chamado texel, tiver um valor diferente de zero, a coordenada 3D da superfície do modelo será ajustada pelo valor do pixel distante do centro do objeto na direção da superfície normal. A quantidade de movimento que cada unidade texel representa pode ser definida como muito baixa, para que o mapeamento de relevo possa ser usado para fazer apenas deformidades sutis em uma superfície, ou pode ser definido como alto para que um mapa de textura de relevo se traduza em terreno irregular.

Existem muitos usos para o mapeamento de relevo na computação gráfica, desde a exibição de mapas cartográficos 2D em 3D até a simulação geométrica de texturas muito detalhadas, como a superfície tecida de um suéter. Deve-se observar que o mapeamento de relevo é muito semelhante ao mapeamento de bump, e alguns programas realmente otimizam o mapeamento à distância dentro de uma cena, revertendo para o mapeamento de bump. A principal diferença é que, embora alguns efeitos de superfície semelhantes possam ser alcançados, o mapeamento de relevo nunca faz com que a geometria do objeto se sobressaia fora de sua forma geométrica básica. Isso significa que, se uma esfera é mapeada no relevo com uma imagem de montanhas, a superfície visível renderiza com precisão as montanhas, mas as bordas da esfera e a sombra da esfera permanecerão perfeitamente redondas. A técnica de mapeamento de relevo realmente modificaria a esfera para que sua geometria refletisse com precisão as alturas da textura.