Was ist Displacement-Mapping?
Hier erfährst du, was Displacement-Maps sind, welche Vorteile sie bieten und wie du sie einsetzt.
Die Grenze zwischen der realen und der virtuellen Welt verwischt zunehmend, und der Realismus von 3D-Grafiken erreicht immer wieder ein neues Level. In Bereichen wie Gaming, Film und Architektur spielen texturierte 3D-Objekte eine wichtige Rolle beim Storytelling.
Displacement-Mapping ist eine 3D-Technik, die lebensecht wirkende Texturen ermöglicht. Displacement-Maps kannst du mit Plattformen wie Adobe Substance 3D erstellen. Für optimale Ergebnisse ist es hilfreich, mehr über die Bedeutung der Technik und über ihre Verwendung zu wissen. Hier erfährst du, was Displacement-Maps sind, welche Vorteile sie bieten und wie du sie einsetzt.
Grundlegendes zum Displacement-Mapping.
Definition.
Displacement-Mapping ist eine 3D-Modellierungstechnik, bei der die Geometrie eines Modells anhand einer Textur-Map bearbeitet wird, um das Modell detailreicher zu gestalten. Du kannst dir eine Displacement-Map wie eine topografische Karte vorstellen, in der die Erhebungen und Vertiefungen der Modelloberfläche dargestellt werden.
Vorteile von Displacement-Mapping im 3D-Design.
Mehr Realismus.
Eine Verrückung der Geometrie eines Modells kann einen authentischeren Look erzeugen. In der Natur sind Objekte selten ganz glatt oder perfekt. Eine variable Textur lässt 3D-Objekte daher lebensechter aussehen.
Mehr Details.
Mit Displacement-Maps lassen sich feine Details ergänzen, die manuell gar nicht oder nur mit hohem Zeitaufwand zu erzielen wären.
Mehr Tiefe und Räumlichkeit.
Durch die Erhebungen und Vertiefungen in der Displacement-Map erhält die Textur einer Oberfläche mehr Tiefe, Licht und Schatten.
Displacement-Maps vs. Normal-Maps.
Verwendung von Normal-Maps im 3D-Design.
Bei Normal-Maps liegt der Fokus darauf, wie Licht von unterschiedlichen Oberflächen zurückgeworfen wird. Dies erzeugt einen Eindruck von Tiefe, ohne die Geometrie des Modells zu verändern. Durch Schatten und Lichter wird dem Auge eine Textur vorgetäuscht, die in Wirklichkeit nicht vorhanden ist.
Vergleich zwischen Displacement-Maps und Normal-Maps.
Beide Techniken täuschen Tiefe und Textur vor, unterscheiden sich jedoch in der Ausführung. Bei Displacement-Maps wird das Mesh der Objektoberfläche tatsächlich verändert, während bei Normal-Maps lediglich die Beleuchtung beeinflusst wird.
Angenommen, du erstellst ein 3D-Modell einer Backsteinmauer. Wenn du eine Normal-Map nutzt, erzeugen Licht und Schatten auf den Steinen den Eindruck von Dreidimensionalität. Beim Displacement-Mapping hingegen werden die einzelnen Steine leicht nach vorne geschoben.
Vorteile einer Kombination aus Displacement-Maps und Normal-Maps.
Displacement-Maps und Normal-Maps lassen sich auch kombinieren. Das Resultat ist oft beeindruckend realistisch, da die Oberflächen der 3D-Modelle physisch und optisch texturiert werden.
Funktionsweise von Displacement-Mapping.
Displacement-Mapping bringt Details eines Modells durch Änderungen an der Geometrie stärker zur Geltung. Textur wird nicht simuliert, sondern auf der Oberfläche des Modells erzeugt.
Eingabe: hochauflösende Displacement-Map.
Eine Displacement-Map ist ein Graustufenbild, bei dem aus den unterschiedlichen Grautönen hervorgeht, wie stark ein bestimmter Teil eines Objekts verschoben werden soll.
- Weiße Bereiche repräsentieren die höchsten Punkte.
- Schwarze Bereiche stehen für die tiefsten Punkte.
- Dazwischen liegt ein Spektrum aus Grautönen, wobei ebenfalls die helleren Töne für erhabene Bereiche verwendet werden und die dunkleren für vertiefte.
Ausgabe: detailliertes 3D-Modell mit Oberflächendetails.
Wenn du die Displacement-Map erstellt hast, kannst du sie auf dein Modell anwenden.
- Map lesen: Deine Software für 3D-Modellierung liest die Graustufenwerte der Displacement-Map aus.
- Geometrie bearbeiten: Das Programm setzt die ausgelesenen Werte in Erhebungen und Vertiefungen des Modell-Meshs um. So entsteht eine neue, texturierte Oberfläche.
- Rendern: Im letzten Schritt renderst du das Modell. Aus dem Zusammenspiel zwischen Licht und Oberflächendetails entstehen realistische Schatten und Lichter.
Displacement-Mapping Schritt für Schritt.
Du brauchst folgende Software.
- 3D-Modellierung: Zum Erstellen oder Importieren deines 3D-Basismodells benötigst du ein Tool wie Blender, Maya oder 3ds Max.
- Texturierung: Im nächsten Schritt kannst du mit Adobe Substance 3D hochwertige Displacement-Maps für dein Modell erstellen.
- Rendering: In Programmen für 3D-Modellierung sind in aller Regel bereits Renderer integriert, aber du kannst auch Spezial-Software wie V-Ray oder RenderMan verwenden.
Vorbereitung des 3D-Modells.
Wähle ein Modell aus, das sich zum Texturieren eignet. Damit die Displacement-Map richtig funktioniert, muss das Modell eine hohe Anzahl an Polygonen aufweisen. Lege mittels UV-Unwrapping fest, wie sich die Displacement-Map um das 3D-Modell legen soll.
Import und Anwendung der Displacement-Map.
Lade die Displacement-Map in dein 3D-Programm. Weise der Displacement-Map ein Material zu, und überprüfe mit einem kurzen Rendering, ob das Ergebnis deinen Vorstellungen entspricht. Es muss noch nicht alles perfekt sein, aber du kannst dir auf diese Weise einen ersten Eindruck verschaffen, bevor du mit dem nächsten Schritt fortfährst.
Verfeinerung der Einstellungen.
- Displacement-Stärke oder -Höhe: Mit dieser Einstellung steuerst du die Intensität des Displacement-Effekts.
- Subdivision-Flächen: Wenn dein Programm eine Subdivision-Funktion hat, kannst du damit das Mesh verfeinern, d. h. noch detaillierter gestalten.
- Glätten: Sorge für nahtlose Übergänge zwischen Displacement-Map und Modell.
Beispiele und Use Cases.
Displacement-Mapping kommt in ganz unterschiedlichen Branchen zum Einsatz.
Architektur.
In der Architektur werden mit Displacement-Mapping Backsteinmauern, gepflasterte Wege und Dachziegel in Modellen texturiert.
3D-Charaktermodellierung.
Animationsprofis und VFX Artists nutzen Displacement-Maps, um die Gesichter von Figuren mit feinen Linien, Fältchen und Poren zu versehen. Die Technik eignet sich auch für realistische Kleidung, Rüstungen oder die Haut von Kreaturen.
Gamedesign.
Bei der Spieleentwicklung werden mithilfe von Displacement-Maps immersive 3D-Umgebungen mit Bergen, Tälern und Kratern gestaltet. Auch Baumrinde, gepflasterte Wege oder Waffen sehen damit täuschend echt aus.
Tipps und Best Practices.
- Einheitliche Beleuchtung: Achte darauf, dass der Lichteinfall in der Displacement-Map einheitlich bleibt. Schatten und Lichter können das Displacement verzerrt wirken lassen.
- Hohe Auflösung: je detaillierter die Displacement-Map, desto besser die Ergebnisse. Es kommt aber auch auf den konkreten Fall an – manchmal sind hochauflösende Modelle übertrieben oder verursachen zu lange Ladezeiten.
- Polygondichte: Durch das Displacement wird die Geometrie des Modells verändert. Sind nicht genügend Polygone vorhanden, wirkt das Ergebnis schnell grob oder verzerrt.
Realismus auf einer neuen Ebene: Displacement-Mapping mit Adobe Substance 3D.
Displacement-Mapping lässt 3D-Modelle durch feine Details und mehr Tiefe realistischer aussehen. Tools wie Adobe Substance 3D machen es dir leicht, diese Technik selbst auszuprobieren. Deiner Fantasie sind dabei keine Grenzen gesetzt. Auf dem intuitiven UI von Substance 3D können Einsteigende ebenso wie Profis präzise arbeiten und hochwertige Ergebnisse erzielen.
Erwecke deine Modelle zum Leben – mit Displacement-Mapping in Adobe Substance 3D.