Hvad er normalkortlægning?
Inden for 3D-computergrafik behøver hver eneste detalje af en 3D-model ikke at blive modelleret eller skulptureret i objektets geometri, takket være normalkortlægning. Denne teknik anvendes til at skabe illusoriske overfladedetaljer for at forbedre realismen i digitale objekter uden at øge den geometriske kompleksitet.
Forstå processen med normalkortlægning.
Inden for 3D-modellering repræsenteres overflader af polygoner. Belysningsberegninger udføres på basis af geometrien i disse polygoner på samme måde som en kunstner ville bruge skyggeteknikker til at efterligne tre dimensioner. Denne tilgangsmåde fungerer ganske fint, men den kan blive beregningsteknisk krævende, og begrænse det overordnede, potentielle detaljeniveau. Normalkortlægning tilbyder en fantastisk, ukompliceret løsning ved at ændre på den måde lyset interagerer med overflader på uden at ændre den underliggende geometri.
Normalkort indeholder informationer om en overflade i form af et teksturbillede. Ved at indkode overfladenormal i en tekstur kan normalkort simulere udseendet af overfladedetaljer, som f.eks. buler, ridser, rynker og meget mere uden at tilføje geometrien nedenfor kompleksitet.
Normalkort beregnes i løbet af rendering vha. den modificerede overfladenormal fra normalkortet. Eftersom disse beregninger er mindre beregningsteknisk krævende, kan man opnå høje detaljeniveauer, selv i sand tid, hvilket gør normalkort til en populær teknik, der anvendes af videospiludviklere.
Hvor ser vi normalkortlægning i dag.
Generelt, er normalkortlægning en alsidig teknik, der bør bruges af enhver 3D-kunstner og -designer til at fremskynde og forbedre deres arbejdsgang.
Du vil se normalkortlægning anvendt ikke bare i scenarier, hvis hardwarebegrænsninger er ekstremt vigtigt som ved videospil, der kræver at scener bliver renderet i sand tid for gameren, men også inden for computeranimerede film, arkitektonisk visualisering og produktdesign.
Normalkortlægning påvirker ikke farvelægningen af et objekt, så du vil oftest set det anvendt i tilfælde, hvor et objekts overflade ikke er fuldkommen flad eller jævn. Retfærdigvis betyder dette, at næsten hver eneste 3D-model kunne brug et normalkort til at godkende dens realisme, fra slidt læder, ujævne træfibre, menneskehud, stof og meget mere.
Der findes adskillige uundværlige værktøjer og software, der typisk anvendes til normalkortlægning. Her er nogle få af disse:
1. 3D-modelleringssoftware: Værktøjer som Blender, Maya, ZBrush og {{substance-3d-modeler}} anvendes til at skabe de modeller, der bliver anvendt til normalkortlægning. Der findes mange fantastiske softwareløsninger, der alle har deres egen tilgang til modellering og skulpturering.
2. Teksturmalingssoftware: Software som {{substance-3d-painter}} eller sågar Adobe Photoshop kan bruges til at skabe og redigere teksturkort, herunder normalkort.
3. Normalkort-generatorer: Normalkort-genereringssoftware hjælper med at skabe normalkort fra højopløsningsgeometri eller teksturinformation. Værktøjer som xNormal, CrazyBump eller Substance 3D Designer kan generere normalkort baseret på forskellige input.
4. Spilmotorer: Spilmotorer som Unreal Engine og Unity har indbygget support af normalkortlægning. Disse motorer har de nødvendige værktøjer og renderingsfunktioner til at kunne udnytte normalkort. De er desuden fantastiske til at skabe renderinger, da de skaber spilleoplevelser.
5. Shader programmeringssprog: At forstå shader programmeringssprog som HLSL (High-Level Shading Language) eller GLSL (OpenGL Shading Language) kan være nyttigt for at skabe tilpassede shadere, der anvender normalkortlægning. Disse sprog giver udviklere mulighed for at definere, hvordan belysningen interagerer med normal- og andre teksturkort for at opnå spændende visuelle effekter.
Denne oversigt er muligvis ikke komplet, men den giver indholdsskabere et fantastisk sted at starte med at skabe en grundlæggende forståelse for normalkortlægning, og hvordan de implementeres i renderingsmiljøer i sand tid.
Billeder af Playground Games.
Hvordan normalkort adskiller sig fra bumpkort.
Normalkort lagrer eksplicitte informationer om overfladenormal vha. RGB-billeder, hvor hver farvekanal repræsenterer X, Y og Z-komponenter af overfladenormalvektoren på hver texel. Normalkort indeholder mange flere informationer om retningen af en overflade. Normalkort påvirker ikke selve modellens geometri, men ændrer alligevel måden, hvorpå lyset interagerer omkring den.
Sammenlignet med bumpkort giver normalkort de mest nøjagtige resultater, da de kun indsamler overfladedetaljer udover højdevariationer.
Fordele og ulemper ved normalkortlægning.
1. Realistiske overfladedetaljer: Normalkortlægning giver mulighed for at tilføje komplicerede overfladedetaljer uden at øge den geometriske kompleksitet.
2. Effektivitet: Normalkortlægning er en beregningsmæssig effektiv teknik, især hvis man sammenligner med øgede polygontællinger af modeller for at opnå overfladedetalje.
3. Reduktion af hukommelseskrav: Normalkort lagrer informationer i et teksturformat, der typisk bruger mindre hukommelse sammenlignet med lagring af geometriinformationer.
4. Genanvendelighed: Normalkort kan nemt anvendes på forskellige modeller, og giver kunstnere og udviklere mulighed for at genbruge dem på tværs af flere forskellige elementer. Derved spares tid, kræfter og endelig størrelse af et produkt.
5. Interaktive belysningseffekter: Normalkort forbedrer lysets interaktion med en model, der giver mulighed for dynamiske 3D-belysningseffekter, som f.eks. spejlende højlys, skyggevariationer og flere præcise refleksioner.
1. Begrænset geometri ændring: Normalkort påvirker kun udseendet af overfladedetaljer og kan ikke ændre geometrien. Den illusion, de skaber kan ofte være nyttig, selvom andre teknikker nogle gange kan være nødvendige, hvis der er behov for en reel ændring af geometrien.
2. Skabelse og redigering: At skabe højkvalitets normalkort kan være vanskeligt og kræver specialiseret viden og software. Redigering af normalkort kan være vanskeligt pga. dataenes komplicerede karakter.
3. Teksturpladsbegrænsninger: Normalkort kræver yderligere teksturplads, da de typisk lagres som RGB-billeder. Dette kan påvirke den overordnede hukommelsesbrug og kan kræve omhyggelig optimering i visse tilfælde.
4. Tangentpladsbegrænsninger: Normalkort defineres typisk i tangentplads, hvilket betyder, at de afhænger af en models retning og UV-koordinater. Dette kan sommetider forårsage visuelle artefakter, når man anvender det samme normalkort til modeller med forskellige UV-layouts eller retninger.
På trods af visse begrænsninger er normalkort den mest almindelige teknik til forbedring af den visuelle kvalitet og realisme af 3D-modeller i sand tid. Normalkortlægning giver en fornuftig balance mellem yeevne og visuel kvalitet, hvilket gør det til et uvurderligt værktøj inden for 3D-teksturering og rendering.
Hvornår skal man anvende normalkortlægning.
Lær mere om normalkortlægning.
Ofte stillede spørgsmål
HVAD ER ET NORMALKORT INDEN FOR SPILDESIGN?
HVOR MANGE KANALER ER DER PÅ ET NORMALKORT?
Normalkort oprettes med et RGB-billede (rød, grøn og blå), hvor hver farvekanal på billedet repræsenterer X, Y og Z-komponenten for overfladenormalen ved hver texel i kortet. Dette betyder, at et normalkort har tre kanaler, hvor hver indeholder positive eller negative værdier.
- Den røde kanal (R) svarer til X-komponenten for overfladenormalvektoren.
- Den grønne kanal (G) repræsenter Y-komponenten for overfladenormalvektoren.
- Den blå kanal (B) repræsenter Z-komponenten for overfladenormalvektoren.
Alle tre kanaler anvendes sammen for at levere eksplicitte retningsdata for hver texel, der anvendes under rendering for at forbedre belysnings- og skyggelægningseffekterne på 3D-modellen.
HVORFOR HEDDER DET NORMALKORT?
Indenfor computergrafikker refererer “normal” til en vektor, der er vinkelret (eller “normal”) til en overflade på et bestemt punkt. Derfor refererer vi til normalkort som “normalkort”, fordi de lagrer informationer om en 3D-models overfladenormaler.
Ved at anvende et normalkort i løbet af rendering ændres overfladenormalerne på 3D-modellen på basis af de lagrede informationer i kortet, hvilket medfører belysnings- og skyggeeffekter, der skaber en illusion om avancerede overfladedetaljer.