범프 매핑: 범프 매핑: 컴퓨터 비전의 깊이 탐구

By Fouad Sabry

범프 매핑이란?

컴퓨터 그래픽에 사용되는 범프 매핑이라는 텍스처 매핑 기술의 목표는 물체 표면에 요철과 주름 모양을 만드는 것입니다. 이는 물체의 표면 법선을 교란한 다음 조명에 대해 수행되는 계산에서 교란된 법선을 사용하여 수행할 수 있습니다. 최종 결과는 현재 작업 중인 개체의 표면이 변경되지 않았음에도 불구하고 매끄럽지 않고 울퉁불퉁한 것처럼 보이는 표면입니다. 1978년 제임스 블린은 범프 매핑 개념의 기초를 마련했습니다.

당신이 얻을 수 있는 혜택

(I) 다음 주제에 대한 통찰력 및 검증:

1장: 범프 매핑

2장: 텍스처 매핑

3장: 노멀 매핑

4장: 픽셀별 조명

5장: 하이트맵

6장: 셀프 섀도잉

7장: 변위 매핑

8장: 충돌 감지

9장: 고로 셰이딩

10장: 퐁 셰이딩

(II) 범프 매핑에 관한 대중의 주요 질문에 답합니다.

(III) 다양한 분야에서 범프 매핑을 사용하는 실제 사례.

이 책은 누구를 위한 책인가

전문가, 학부 및 대학원생, 매니아, 취미생활자 및 모든 종류의 범프 매핑에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: May 5, 2024

Book preview

제 1 장: 범프 매핑

범프 매핑

노멀 매핑은 범프 매핑의 가장 일반적인 유형입니다.

범프 매핑은 표시된 표면을 보다 사실적으로 보이도록 하기 위해 작은 표면 변위를 시뮬레이션하는 컴퓨터 그래픽의 기술입니다. 그러나 변위 매핑과 달리 표면 형상은 변경되지 않습니다. 대신 표면 법선만 변형을 시뮬레이션하기 위해 조정됩니다. 그런 다음 변경된 표면 노멀을 조명 계산에 사용하여(예를 들어 퐁 반사 모델 사용) 표면이 매끄럽지 않고 세밀하게 보입니다.

범프 매핑은 형상이 변경되지 않은 상태로 유지되기 때문에 동일한 세부 수준에 대해 변위 매핑보다 훨씬 빠르고 더 적은 리소스를 사용합니다.

깊이감을 향상시키는 것 외에도 다른 표면 특성을 변경하는 확장이 있습니다. 수평 매핑과 시차 매핑은 이러한 확장 중 두 가지입니다. 따라서 실루엣과 그림자는 변경되지 않으며, 이는 시뮬레이션된 변위가 클 때 특히 두드러집니다. 이 구속조건은 범프가 표면 또는 등가곡면에 배치되는 변위 매핑과 같은 기술을 사용하여 우회할 수 있습니다.

범프 매핑 기술에는 두 가지 기본 기술이 있습니다. 첫 번째 방법은 높이 맵을 사용하여 표면 변위를 시뮬레이션하여 법선을 변경합니다. 이것은 Blinn에서 개발한 기술이며 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 범프 매핑이라고 합니다. 이 방법의 단계는 다음과 같이 요약됩니다.

개체 표면의 모든 가시 지점(또는 픽셀)에 대해 조명 계산이 수행되기 전에 개체의 표면이 매핑됩니다.

표면 위치에 해당하는 하이트맵의 높이를 참고합니다.

하이트맵의 표면 노멀을 계산하며, 종종 유한 차이 방법을 사용합니다.

두 번째 단계 서피스 노멀과 진짜(기하학적) 서피스 노멀을 결합하여 결합된 노멀이 다른 방향을 가리키도록 합니다.

퐁 반사 모델과 같은 모델을 사용하여 새로운 울퉁불퉁한 표면과 장면 조명 간의 상호 작용을 계산합니다.

그 결과 표면에 실제 깊이가 있는 것처럼 보입니다. 또한 이 프로그램은 장면의 조명이 조작될 때 표면 모양이 변경되도록 합니다.

다른 방법은 각 지표면 점에 대해 업데이트된 법선으로 법선 맵을 지정하는 것입니다. 노멀은 높이 맵에서 계산되는 것이 아니라 직접 제공되기 때문에 이 기술은 일반적으로 더 예측 가능한 결과를 산출합니다. 이것은 아티스트의 프로세스를 단순화하여 오늘날 가장 널리 사용되는 범프 매핑 방법입니다.

실시간 3D 그래픽스 프로그래머는 적은 계산 비용으로 범프 매핑을 복제하기 위해 다양한 접근 방식을 자주 사용합니다.

인기 있는 방법은 고정된 지오메트리를 활용하는 것으로, 하이트맵 표면 노멀을 실질적으로 직접 적용할 수 있습니다. 조명 계산을 위해 미리 계산된 조회 테이블과 함께 이 메서드는 매우 간단하고 빠른 루프로 구현되어 전체 화면 효과를 허용할 수 있습니다. 이 기술은 범프 매핑이 처음 개발되었을 때 널리 사용되었습니다.

{챕터 1 종료}

제 2 장: 텍스처 매핑

텍스처 매핑은 텍스처를 컴퓨터 생성 이미지에 매핑하는 데 사용되는 기술입니다. 텍스처는 이 컨텍스트에서 고주파 세부 정보, 표면 텍스처 또는 색상일 수 있습니다.

1974년, 에드윈 캣멀(Edwin Catmull)은 이 방법의 첫 번째 버전을 개발했습니다.

텍스처 매핑은 처음에 디퓨즈 매핑(diffuse mapping)을 지칭했는데, 이는 단순히 텍스처의 픽셀을 3D 표면에 매핑하는 방법(오브젝트 주위의 이미지 래핑)입니다. 최근 수십 년 동안 멀티패스 렌더링, 멀티텍스쳐링, 밉맵, 그리고 하이트 매핑, 범프 매핑, 노멀 매핑, 디스플레이스먼트 매핑, 리플렉션 매핑, 스페큘러 매핑, 오클루전 매핑과 같은 더 복잡한 매핑과 다양한 기법(머티리얼 시스템에 의해 제어됨)의 출현으로 씬을 구축하는 데 필요한 폴리곤 수와 조명 계산의 수를 크게 줄여 실시간으로 근사실주의를 시뮬레이션할 수 있게 되었습니다.

표면 맵: 비트맵 또는 생성된 텍스처일 수 있습니다. 표준 그림 파일 형식으로 저장하고, 3D 모델 형식 또는 재료 설명에서 참조하고, 리소스 번들로 묶을 수 있습니다.

보이는 표면은 1-3 차원을 가질 수 있지만 2 차원이