Ein Leitfaden für Anfänger zu Verschiebungs- und Stoßkarten

Wenn Sie CGI noch nicht kennen, haben Sie möglicherweise das Gefühl, dass in einer schwindelerregenden Reihe von Software viel zu viele Tools zur Auswahl stehen. Indem ich alles in CGI aufschlüssle, möchte ich Künstler mit dem Wissen ausstatten, welches Tool am besten ist. In diesem Sinne untersuchen wir Materialien und Shader anhand von Bump- und Verschiebungskarten. Aber zuerst schauen wir uns an, warum sich diese Karten von normalen Karten unterscheiden.

Was ist der Unterschied zwischen Bump Maps und normalen Maps?

In einem früheren Artikel habe ich angeschaut normale Karten Dies ist eine Art Imagemap, mit der Sie Ihren Modellen zusätzliche Details hinzufügen können.

Es gibt andere Imagemap-Typen, mit denen Sie Details und Reliefs hinzufügen können 3D Kunst : Stoß- und Verschiebungskarten. Beide verwenden Schwarzweißbilder, um Reliefdaten für ein Modell zu erstellen, was das Erstellen und Bearbeiten von Bump- und Verschiebungsbildern in jeder 2D-Malanwendung im Vergleich zur komplexen dreifarbigen Anordnung normaler Karten erheblich vereinfacht.

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Die Unterscheidung zwischen Stoß- und Verschiebungskarten besteht darin, wie sie das Relief anzeigen.

Wie funktioniert Bump Mapping?

Bump-Maps sind eine der ältesten Formen von Bildkartentypen (normale Maps werden von Bump-Maps abgeleitet) und werden seit Jahrzehnten verwendet, um Modellen ein Oberflächenrelief hinzuzufügen. Bump Maps sind nicht sehr ressourcenintensiv, was sie zu einer beliebten Wahl für eine Vielzahl von Hilfsarbeiten macht.

Der Haken bei Bump-Maps ist, dass sie keine Eck- oder Kantendetails rendern können, was sie in bestimmten Situationen problematisch macht, z. B. das Hinzufügen von Ziegeldetails zu einer Eckkante. Bump-Maps sind bei weitem die am einfachsten zu verwaltende Art von Reliefbildern, da sie mit praktisch jeder Oberfläche unabhängig von der Geometrie funktionieren.

Was macht eine Verschiebungskarte?

Verschiebungskarten sind viel leistungsfähiger, obwohl sie aus demselben Bildtyp wie eine Bump-Karte abgeleitet werden können. Sie können die Geometrie bis hin zu Kantendetails wirklich verformen und eignen sich daher ideal für einen viel breiteren Anwendungsbereich wie die Geländeerstellung (manchmal wird eine Verschiebung als Höhenkarte für großflächige Verformungen bezeichnet) und die Detailmodellierung.

Der Grund dafür, dass Verschiebungskarten nicht so häufig verwendet werden, besteht darin, dass sie rechenintensiv sein können und dazu neigen, hochauflösende Geometrie zu mögen, was dazu führen kann, dass sie für einige Aufgaben weniger als ideal sind.

In beiden Fällen kann jeder Künstler durch das Verstehen von Bump- und Verschiebungskarten Details zu seinen Karten hinzufügen Modelle schneller und intuitiver als mit anderen bildbasierten Methoden.

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Wann wird eine Bump Map verwendet?

Eine 3D-Röhre mit einer Schwarz-Weiß-Schachbrett-Reliefkarte

Eine Reliefkarte ändert die Oberfläche einer Geometrie

Im einfachsten Fall ändert die Bump-Zuordnung nur die Oberfläche eines Geometrieteils, während die Verschiebungszuordnung die Geometrie tatsächlich ändert. Bump-Maps eignen sich hervorragend zum Hinzufügen vieler Details mit niedrigem Relief zu Objekten mit niedrigem Polygon, sodass eine Ein-Polygon-Wand dank Bump-Mapping Hunderte von Steinen anzeigen kann.

Dies kann ein Problem sein, wenn Kantendetails angezeigt werden müssen, da die Bump-Zuordnung nicht mit Seitendetails funktioniert, sondern nur die wahre zugrunde liegende Geometrie.

Wann wird eine Verschiebungskarte verwendet?

Eine 3D-Röhre mit einer Schwarz-Weiß-Schachbrett-Verschiebungskarte

Eine Verschiebungskarte ändert die Geometrie selbst

Verschiebungskarten sind eine äußerst leistungsstarke Technik, da sie intuitiv das Hinzufügen von Modelldetails mit einem einfachen Graustufenbild ermöglichen. Ein perfektes Beispiel ist, wenn sie als einfache Methode zum Erstellen der Höhendaten für eine Landschaft verwendet werden.

Da Verschiebungskarten (manchmal auch als Höhenkarten bezeichnet) die zugrunde liegende Geometrie ändern, benötigen sie Netze mit höherer Auflösung als Bump-Maps, wodurch die Arbeit mit ihnen langsamer werden kann. Aber sie können erstaunliche Ergebnisse erzielen.

Karten kombinieren

Eine 3D-Röhre mit einer schwarz-weißen Schachbrett-Stoß- und Verschiebungskarte

Kombinieren Sie beide Karten, um ein echtes Relief hinzuzufügen

Bump- und Verschiebungskarten können zusammen verwendet werden. Wenn Sie beispielsweise Verschiebungskarten verwenden, um einer Landschaft ein echtes Relief hinzuzufügen, kann eine Reliefkarte verwendet werden, um der Oberfläche zusätzliches Rauschen hinzuzufügen.

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Dies entlastet die Verschiebungskarte von einem Teil des Rechengewichts und ermöglicht eine schnellere Leistung bei vernachlässigbarem Bildverlust. Durch das Verständnis der Eigenschaften, wann und wo Bump- und Verschiebungskarten verwendet werden sollen, können Modelle und Szenen radikal verbessert werden.

Höhenunterschiede zwischen Karten

Eine wellige 3D-Ebene

Überprüfen Sie unbedingt die von externer Software eingebrachten Verschiebungskarten

Beide Karten zeigen die Höhe aufgrund der zugrunde liegenden Wissenschaft unterschiedlich an. Dies kann jedoch auch für die verwendete Software gelten. Insbesondere Verschiebungskarten sollten in der endgültigen Render-Software doppelt überprüft werden, wenn sie von einem externen Malprogramm oder einer anderen Render-Software eingegeben werden. Es kann Unterschiede zwischen der Darstellung geben, insbesondere bei unterschiedlichen Geometrieebenen. Nehmen Sie niemals etwas an, bis es für die jeweilige Szene oder das gewünschte Modell getestet wurde.

Erstellen Sie Ihre eigenen Bump- und Verschiebungskarten

Eine Backsteinmauertextur mit einer Stoß- und Verschiebungskarte

Kartenfarben helfen dabei, Höhe und Tiefe zu kennzeichnen

Eines der besten Dinge an Bump- und Verschiebungskarten ist, dass sie visuell sinnvoll sind, wobei weiße Bereiche normalerweise die höchsten Bereiche bezeichnen, Schwarz die niedrigsten und 50% Grau keine Änderung bedeuten.

Dies bedeutet, dass es zwar Anwendungen wie Bitmap2Material gibt, mit denen sich Reliefs gut erraten lassen, es jedoch manchmal besser ist, eine 2D-Bildanwendung zu verwenden. Die Verwendung eines Hochpassfilters kann eine hervorragende Möglichkeit sein, eine Reliefkarte zu erstellen, die dann mit herkömmlichem 2D gemalt werden kann Maltechniken .

Dieser Artikel wurde ursprünglich in Ausgabe 238 von veröffentlicht 3D Welt , das weltweit meistverkaufte Magazin für CG-Künstler. Ausgabe 241 kaufen oder Abonnieren Sie hier 3D World .

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