Что такое текстурирование со смещением?

Текстурирование со смещением 101.

Что такое текстурирование со смещением?

Карта для текстурирования со смещением — это тип текстуры, которая определяет глубину или высоту деталей поверхности подобно топографической карте.

Например, если вы смотрите на 3D-графику кирпичной стены, то без специальных эффектов она выглядит плоской. Но благодаря текстурированию со смещением кирпичная стена обретает более реалистичный вид, так как на плоском изображении появляются углубленные швы с затиркой. Эта технология позволяет создать визуальную иллюзию за счет манипуляций с текстурами, в результате чего они выглядят трехмерными в 2D-пространстве.

Она широко применяется в различных сферах, таких как:

• Видеоигры
• Кино и анимация
• Виртуальная и дополненная реальности
• Веб-дизайн

Основы восприятия глубины.

Обрабатывать визуальную информацию и воспринимать глубину нам помогают зрение и мозг. Мозг определяет глубину с помощью бинокулярных признаков, которые позволяют сравнивать изображения, воспринимаемые каждым глазом, для создания целостной картины. Это помогает оценить глубину.

Однако глубину можно определить и одним глазом, используя монокулярные признаки. Перспектива, тень, относительный размер и текстурные градиенты сообщают мозгу важную информацию о глубине.

Принцип текстурирования со смещением основан на особенностях восприятия глубины человеческим мозгом. При движении более близкие объекты смещаются сильнее, чем те, которые расположены дальше. Этот принцип используется при текстурировании со смещением: текстуры объектов меняются в зависимости от угла обзора, что имитирует ожидаемую мозгом глубину.

Например, когда вы едете в машине, деревья, расположенные вдоль обочины, быстро проносятся мимо, а далекие горы — движутся медленно. Благодаря этой разнице в смещении мы чувствуем глубину. Текстурирование со смещением имитирует это ощущение: близкие детали перемещаются чуть сильнее, создавая иллюзию глубины на плоской поверхности.

Параллакс-текстуры.

Параллакс-текстуры также называют картами высот или смещения. Это изображения с градациями серого, в которых оттенки серого цвета отражают высоту деталей поверхности. Более светлые оттенки обозначают приподнятые участки, а более темные — углубления.

Такие текстуры позволяют придать глубину плоским поверхностям без создания дополнительных многоугольников. Это добавляет реалистичность объектам, не снижая скорость и время загрузки.

При текстурировании со смещением используются текстуры, определяющие характер изменения каждой части основной текстуры в зависимости от угла обзора. Алгоритм карты интерпретирует значения градаций серого в параллакс-текстуре для создания более реалистичного изображения.

Создание параллакс-текстур.

Ниже приведен порядок действий для создания параллакс-текстуры.

1. Начните с создания базового изображения. Это плоское изображение текстуры поверхности, которую вы хотите воспроизвести, например кирпича, плитки или камня.
2. Задайте высоту. Определите, какие части текстуры необходимо приподнять, а какие — опустить.
3. Переведите в изображение с градациями серого. Раскрасьте области оттенками серого в графическом редакторе, используя светлые тона для приподнятых участков и темные — для углублений.
4. Доработайте проект. Добавьте в текстуру размытие и настройте ее контрастность, чтобы сделать переходы между участками более плавными.

Делать это вручную не придется. В Adobe Photoshop имеются инструменты для создания и настройки изображений с градациями серого. Adobe Substance 3D — продвинутый инструмент для построения параллакс-текстур всего за пару кликов.

Методы текстурирования со смещением.

Как работает текстурирование со смещением?

В основе текстурирования со смещением лежат несколько главных принципов.

• Смещение текстуры. Текстурирование со смещением работает за счет смещения текстурных координат. В зависимости от угла зрения изменяется расположение образцов текстуры, что создает иллюзию глубины.
• Карты высот и смещения. При текстурировании со смещением используется карта с градациями серого для определения степени смещения текстуры.
• Угол обзора. Эффект текстурирования со смещением изменяется в зависимости от угла, под которым зритель смотрит на поверхность. Каждый раз при выборе нового угла обзора будут изменяться параметры смещения для имитации 3D-поверхности.

Представьте, что вы смотрите на открытую книгу. Каждая страница представляет собой слой глубины в текстуре. Если смотреть на книгу под углом 90 градусов, все страницы будут хорошо видны. Но если наклонить книгу, то ближние страницы закроют дальние. Текстурирование со смещением имитирует этот эффект на 2D-текстурах, используя карту высот для определения близлежащих или отдаленных текстур.

Пошаговое руководство по текстурированию со смещением.

Текстурирование со смещением — довольно сложная технология, но такие инструменты, как Substance 3D, позволяют ее упростить. Если вы только осваиваете этот метод текстурирования, приведенные ниже советы помогут правильно организовать работу.

• Начните с текстуры. Это может быть кирпичная стена, мощеная дорожка или плиточный пол.
• Создайте карту высот. Преобразуйте текстуру в изображение с градациями серого. В этом помогут такие приложения, как Photoshop.
• Используйте графический движок. Технология текстурирования со смещением поддерживается во многих графических движках, например в Unity. Импортируйте основную текстуру и карту высот.
• Примените шейдер текстурирования со смещением. Назначьте шейдер или материал для добавления эффекта текстурирования со смещением к текстуре и свяжите его с картой высот.
• Настройте параметры. Настройте интенсивность эффекта параллакса, чтобы добиться необходимой иллюзии глубины.
• Взгляните на текстуру под разными углами. Перемещайте камеру, чтобы увидеть, как меняется текстура при смене угла обзора.

Следуйте этим кратким советам, чтобы начать использовать текстурирование со смещением в своей работе, и старайтесь больше экспериментировать.

Преимущества текстурирования со смещением.

Это технология обладает множеством преимуществ, некоторые из которых перечислены ниже.

• Повышение реалистичности. Благодаря текстурированию со смещением изображения выглядят более фактурно и реалистично.
• Эмоциональное погружение. Реалистичные объекты помогают качественно визуализировать истории в игровых и анимационных проектах.
• Оптимизация производительности. Текстурирование со смещением позволяет добиться глубины с помощью текстур, не добавляя лишних многоугольников. Это положительно влияет на время рендеринга, что важно для приложений реального времени, например видеоигр.

Практическое применение.

Текстурирование со смещением широко применяется в различных сферах, таких как:

• Видеоигры, включая виртуальную реальность
• Архитектурные модели
• Визуализация продукции для производителей и продавцов

От плоского изображения к 3D: текстурирование со смещением в Substance 3D.

Технология текстурирования со смещением произвела настоящую революцию в самых разных сферах — от видеоигр до веб-дизайна. Эта технология открывает новые возможности в проектировании и превращает плоские 2D-изображения в фактурные и реалистичные объекты.

Лучший способ убедиться в невероятном потенциале текстурирования со смещением — начать использовать эту технологию в собственных проектах. Создавайте потрясающую, реалистичную графику со множеством деталей в Adobe Substance 3D.