Displacement Mapping คืออะไร

ทำความเข้าใจกับ Displacement Mapping

คำจำกัดความของ Displacement Mapping

Displacement Mapping คือเทคนิคการสร้างโมเดล 3 มิติที่เพิ่มรายละเอียดไปยังโมเดลโดยการควบคุมลักษณะทางเรขาคณิตตาม Map พื้นผิว ลองนึกภาพว่า Displacement Map คือแผนที่แสดงภูมิประเทศ ที่ยอดเขาและหุบเขาจะสอดคล้องกันกับรายละเอียดบนพื้นผิวของโมเดล

ประโยชน์ของการใช้ Displacement Mapping ในการออกแบบ 3 มิติ

เพิ่มความสมจริงขึ้น

การกระจัดลักษณะทางเรขาคณิตจริงของโมเดลสามารถสร้างรูปลักษณ์และความรู้สึกให้ออกมาสมจริงได้มากขึ้น วัตถุในธรรมชาติมักไม่ค่อยมีความเรียบเนียนหรือสมบูรณ์แบบ ดังนั้นการเพิ่มพื้นผิวในรูปแบบต่างๆ ทำให้วัตถุ 3 มิติดูมีความสมจริงมากขึ้น

พื้นผิวที่มีรายละเอียด

Displacement Map จะเพิ่มรายละเอียดที่ซับซ้อน ซึ่งถ้าทำด้วยตัวเองคงเป็นไปได้ยากหรือใช้เวลามาก

เพิ่มความลึกและมิติมากขึ้น

Displacement Map มียอดเขาและหุบเขาที่เพิ่มความลึก แสง และเงาไปยังพื้นผิวของผิวภายนอก

Displacement Map เทียบกับ Normal Map

การใช้งาน Normal Map ในการออกแบบ 3 มิติ

Normal Map มุ่งเน้นไปที่วิธีการที่แสงสะท้อนจากพื้นผิว ซึ่งให้ภาพลวงตาของความลึกโดยไม่เปลี่ยนลักษณะทางเรขาคณิตของโมเดล เทคนิคนี้เป็นการลงรายละเอียดเงาและแสงเพื่อหลอกตาให้มองเห็นพื้นผิวซึ่งไม่มีอยู่จริง

การเปรียบเทียบระหว่าง Displacement Map กับ Normal Map

ทั้งสองเทคนิคต่างก็ให้ความลึกและพื้นผิวเหมือนกัน แต่ใช้วิธีดำเนินการที่แตกต่างกัน Displacement Map จะเปลี่ยนตาข่ายจริงของพื้นผิววัตถุ ในขณะที่ Normal Map จะส่งผลแค่การจัดแสงเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณกำลังสร้างโมเดล 3 มิติของกำแพงอิฐ Normal Map จะแสดงแสงและเงาบนอิฐเพื่อให้มีลักษณะ 3 มิติ แต่ Displacement Map จะดึงลักษณะทางกายภาพของอิฐแต่ละก้อนจากพื้นผิวเพื่อสร้างเอฟเฟกต์แบบไดนามิกที่สมจริง

ประโยชน์จากการผสมผสาน Map แบบ Displacement และ Normal

แม้ว่า Displacement Map กับ Normal Map จะแตกต่างกัน แต่ไม่ได้หมายความว่าจะนำมาใช้ร่วมกันไม่ได้ อันที่จริงแล้ว สองเทคนิคนี้สามารถใช้รวมกันเพื่อให้เกิดผลลัพธ์ที่น่าตื่นตาตื่นใจและให้เอาต์พุตที่สมจริงเป็นอย่างยิ่งได้ ผิวภายนอกจะดูมีพื้นผิวทั้งในลักษณะของจริงและทางสายตาเพื่อสร้างโมเดล 3 มิติที่เหมือนของจริงขึ้น

วิธีการทำงานของ Displacement Mapping

Displacement Mapping จะดึงรายละเอียดยิบย่อยของโมเดลออกมาโดยการเปลี่ยนลักษณะทางเรขาคณิต Mapping รูปแบบนี้จะไม่จำลองรูปลักษณ์ของพื้นผิวขึ้นใหม่ แต่จะเพิ่มพื้นผิวจริงไปยังพื้นผิวของโมเดลแทน

อินพุต: Displacement Map ความละเอียดสูง

Displacement Map คือรูปภาพเกรย์สเกลที่ความต่างของเฉดสีเทาแสดงถึงระดับของการกระจัดหรือความเคลื่อนไหว ซึ่งเป็นคุณลักษณะหนึ่งที่วัตถุควรมี

• พื้นที่สีขาวคือจุดสูงสุด หรือยอดเขา
• พื้นที่สีดำคือจุดต่ำสุด หรือหุบเขา
• พื้นที่สีเทาจะแตกต่างกันไปตามเฉดสี เฉดสีเทาที่ยิ่งเข้มจะยิ่งมีระดับที่ต่ำ ส่วนเฉดสีที่ยิ่งอ่อนจะยิ่งมีระดับที่สูง

เอาต์พุต: โมเดล 3 มิติที่มีรายละเอียดสูงพร้อมรายละเอียดของพื้นผิว

เมื่อคุณได้ Displacement Map มาแล้ว ก็ได้เวลานำ Map ที่ได้ไปปรับใช้กับโมเดลของคุณ

1. อ่าน Map ซอฟต์แวร์การสร้างโมเดล 3 มิติจะอ่านค่าเกรย์สเกลของ Displacement Map
2. เปลี่ยนลักษณะทางเรขาคณิต ซอฟต์แวร์จะดันหรือดึงมุมของตาข่ายโมเดลโดยอิงตามค่าเหล่านี้ กระบวนการนี้ช่วยให้โมเดลมีพื้นผิวภายนอกใหม่ที่มีรายละเอียดของพื้นผิว
3. เรนเดอร์ เมื่อคุณปรับลักษณะทางเรขาคณิตแล้ว ให้เรนเดอร์โมเดล ดูลักษณะการตกกระทบของแสงบนรายละเอียดพื้นผิวแบบใหม่เพื่อฉายแสงและเงาที่มีความสมจริง

คู่มือขั้นตอนวิธีการนำ Displacement Mapping มาใช้งาน

จำเป็นต้องมีเครื่องมือซอฟต์แวร์

1. ซอฟต์แวร์การสร้างโมเดล 3 มิติ หากต้องการสร้างหรือนำเข้าโมเดล 3 มิติพื้นฐาน คุณจะต้องใช้ซอฟต์แวร์เช่น Blender, Maya หรือ 3ds Max
2. ซอฟต์แวร์การลงสีพื้นผิว จากนั้นคุณสามารถใช้ Adobe Substance 3D เพื่อสร้าง Displacement Map คุณภาพสูงสำหรับโมเดลของคุณได้
3. ซอฟต์แวร์เรนเดอร์ เครื่องมือสร้างโมเดล 3 มิติแต่ละอย่างจะมาพร้อมกับเครื่องมือเรนเดอร์แบบในตัว แต่คุณสามารถเลือกใช้ซอฟต์แวร์แบบเฉพาะ เช่น V-Ray หรือ Render Man ได้อยู่เสมอ

การเตรียมโมเดล 3 มิติ

เลือกโมเดลที่จะได้ประโยชน์จากพื้นผิวที่เพิ่มเข้ามา โมเดลต้องมีจำนวนโพลีกอนที่สูงเพื่อให้ Displacement Map ทำงานได้อย่างเหมาะสม ใช้การอันแรป (unwrap) UV เพื่อกำกับว่าจะให้ Displacement Map ทำการแรปรอบๆ โมเดล 3 มิติอย่างไร

การนำเข้าและปรับใช้ Displacement Map

โหลด Displacement Map ไปยังซอฟต์แวร์ 3 มิติของคุณ กำหนดวัสดุไปยัง Displacement Map และทำการเรนเดอร์แบบสั้นๆ เพื่อดูว่า Displacement Map จะมีลักษณะออกมาเป็นอย่างไร ลักษณะที่ปรากฏจะยังไม่ใช่ลักษณะในขั้นตอนสุดท้าย แต่ก็น่าจะช่วยให้คุณมีไอเดียแบบคร่าวๆ ก่อนที่จะดำเนินการต่อ

การปรับการตั้งค่าเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ

• ความเข้มหรือความสูงของการกระจัด ส่วนนี้จะควบคุมความเด่นชัดของเอฟเฟกต์การกระจัด
• ระดับการแบ่งย่อย หากซอฟต์แวร์ของคุณสามารถใช้การแบ่งย่อยได้ ให้ใช้ฟีเจอร์นี้เพื่อปรับแต่งตาข่ายในพื้นที่ที่ต้องการรายละเอียดมากขึ้น
• การปรับให้เรียบ ป้องกันไม่ให้เห็นการเปลี่ยนระดับชัดจนเกินไปด้วยการใช้ตัวเลือกสำหรับปรับให้เรียบที่จะทำให้ Displacement ดูกลมกลืนไปกับโมเดลได้อย่างเรียบเนียน

ตัวอย่างและกรณีการใช้งาน

Displacement Mapping คือเทคนิคที่มีประสิทธิภาพและใช้งานได้หลากหลาย ซึ่งมีการใช้งานในหลากหลายอุตสาหกรรม

การจำลองภาพสถาปัตยกรรม

สถาปนิกใช้ Displacement Mapping เพื่อเพิ่มพื้นผิวให้กับกำแพงอิฐ หินปูทางเท้า และกระเบื้องมุงหลังคาในโมเดลของพวกเขา

การสร้างโมเดลตัวละคร

ศิลปินและนักสร้างภาพยนตร์แอนิเมชันใช้ Displacement Map เพื่อเพิ่มร่องตื้น ริ้วรอย แผลเป็น และรูขุมขนบนใบหน้าของตัวละคร นอกจากนี้ เทคนิคนี้ยังเหมาะสำหรับการสร้างเสื้อผ้า เกราะ หรือผิวหนังของสิ่งมีชีวิตให้ดูสมจริง

การออกแบบเกม

นักออกแบบวิดีโอเกมสร้างสภาพแวดล้อม 3 มิติที่สมจริง ซึ่งมีภูเขา หุบเขา และปล่องภูเขาไฟโดยใช้ Displacement Map เทคนิคนี้ทำให้เปลือกไม้ ทางเท้าหิน อาวุธ และอีกมากมายมีความสมจริงเพื่อสร้างประสบการณ์ดิจิทัลที่ดื่มด่ำ

เคล็ดลับและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

• รักษาระดับการจัดแสงให้มีความสม่ำเสมอ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจัดแสงส่งผลกับ Displacement Map อย่างสม่ำเสมอ เงาและแสงอาจทำให้การกระจัดเกิดผิดเพี้ยนได้ จึงควรตรวจสอบการจัดแสงซ้ำให้แน่ใจก่อนสรุปงานออกแบบในขั้นสุดท้าย
• ใช้ความละเอียดสูง ยิ่ง Displacement Map ของคุณมีรายละเอียดมากเท่าไร ผลลัพธ์ที่ได้จะยิ่งออกมาดีเท่านั้น แต่ให้คำนึงถึงกรณีการใช้งานด้วย เนื่องจากโมเดลความละเอียดสูงอาจเป็นเรื่องเกินจำเป็น หรืออาจใช้เวลาในการโหลดนานเกินไปในบางกรณีการใช้งาน
• อย่าลืมความหนาแน่นของโพลีกอน Displacement จะเปลี่ยนแปลงลักษณะเรขาคณิตในทางกายภาพ หากโมเดลมีโพลีกอนไม่มากพอ ผลลัพธ์จะออกมามีลักษณะเป็นเหลี่ยมๆ หรือบิดเบี้ยวได้

ยกระดับความสมจริง: ปลดปล่อยพลังของ Adobe Substance Displacement Mapping

Displacement Mapping คือเทคนิคที่ควรค่าแก่การลองเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งช่วยเพิ่มความมีชีวิตชีวาให้กับโมเดล 3 มิติโดยการเพิ่มรายละเอียดที่ซับซ้อนและความลึก เครื่องมืออย่าง Adobe Substance 3D ช่วยลดความซับซ้อนให้กับ Displacement Map ดังนั้นขีดจำกัดเดียวที่มีก็อยู่ที่จินตนาการของคุณแล้วเท่านั้น อินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายของ Substance 3D ทำให้ทั้งมือใหม่และมืออาชีพสามารถนำ Displacement Map คุณภาพสูงไปใช้งานได้อย่างแม่นยำ

ทำให้งานออกแบบของคุณดูมีชีวิตชีวา เปิดรับพลังของ Displacement Mapping ใน Adobe Substance 3D