Карты выдавливания (Bump Maps)

Карты выдавливание (имитации рельефа) придают поверхности моделируемую структуру, указывая области для вытягивания, проектирования или "выдавливания". Визуализатор создает такую иллюзию за счет применения значения света на отображаемой поверхности таким способом, что ребра или "выдавливания" могут отбрасывать тени и принимать блики. Карты Bump не оказывают влияния на геометрию. То, что выглядит как поднятые края, на самом деле является просто иллюзией - это эффект визуализации, только имитирующий эффект блика и формы. Возможность действительной деформации поверхности часто называется отображением смещения (в других программах) и в 3DS МАХ выполняется посредством модификатора Displacement. Выдавливания предназначены для менее уловимой иллюзии, которая имеет отношение к поверхности, а нс к профилю.

Карта Bump читает интенсивность канала и считает, что черное не оказывает влияния, белое оказывает полное воздействие, а оттенки серого обладают пропорциональным эффектом. Ползунок Amount управляет величиной или кажущейся "высотой" выдавливания, а не процентом канала. Карты Bump проявляют тенденцию к наибольшей эффективности в случаях, когда они начинаются с нижних значений черного и работают вперед. На практике обычно получается более управляемый результат при наличии черного поля и работе в направлении среднего серого, чем если начинать со среднего серого и работать по направлению к белому.

СОВЕТ Параметр Output Amount оказывает ощутимую помощь в настройке эффекта битовой карты или в увеличении эффекта карты Bump за пределы того, на что способен ползунок Amount карты.

Поскольку эффект карты Bump настоль хорош, имеет смысл точнее изучить его действие. Каждый пиксел карты Bump проецируется вперед подобно прямоугольнику. Пикселы, отличающиеся по интенсивности, проецируются отдельно от своих соседей подобно террасе и не наклонены один к другому. Неплохая визуализация эффекта карт Bump получается, если взять квадратные стержни и поместить их против аппроксимируемой поверхности. Подъем результирующего стержня соотносится с оттенками серого, которые потребовались бы для аппроксимации той же самой поверхности посредством карты Bump.

Хотя приведенную аналогию попять достаточно просто, она приводит к пониманию того, что выдавливание проектирует или понижает различные области. На самом деле иллюзия выдавливания создается за счет имитации гребней и понижении. Выступ ребра порождается разницей в цвете между соседними пикселами. Карты Bump нс влияют на свойства теней различных "террас", "уровней" или "шагов", появляющихся на поверхности. Все эти области визуализируются так, как если бы они были одной гладкой поверхностью ~ иллюзию глубины создают их выступающие ребра. Как показано на рисунке 21.30, иллюзия наиболее сильна тогда, когда с битовыми картами используются карты Mask.

Создание корректной битовой карты для эффекта выдавливания немного сродни искусству. Как и со всеми моноканальными картами, всегда лучше работать с оттенками серого, для лучшего определения контраста (к тому же 8-разрядные битовые карты требуют треть памяти по сравнению с 24-разрядными образами). Для имитации вмятин, желобков или чего-то подобного, проходящего по поверхности, можно начать с создания полностью белой поверхности, которая таким образом будет "снаружи". Площади битовой карты от серого до черного будут проектироваться меньше и, следовательно, окажутся "внутри". Для создания желобка поле делается белым, нижняя линия желобка - черной, а и стенки - серыми. "Рецепты" распространенных карт выдавливания приведены ниже и показаны на рисунке 21.31.

Желобки для цементных линий, гребней и панелей основаны на работе простых линий, где глубину определяет контраст между линией и полем. Обратите внимание на то, что дополнительная смежная серая линия придает небольшую скошенность и уменьшает возможный блеск, часто происходящий с линиями.
Боковые уклоны, скаты, v-образные каналы и пирамиды определяются ровными линейными градациями. Уклоны можно сделать при помощи типа карты Gradient или битовой картой с заданным уклоном, выполненной в программе рисования.
Конусы для острых точек можно построить с помощью типа карты Gradient, используя Radial Gradient Type или битовой картой с заданным радиальным уклоном, выполненной в программе рисования.
Полусферы для сводов, заклепок и округлых шляпок формируются вычерчиванием затенения сферы. Данный процесс имеет "взвешенную" градацию, где белое прибавляется по направлению к центру, а по краям быстро наращивается черное. Для случая стаканчика с мороженным реверсирование окраски изменяет свод на впадину. Такие сложные градации часто проще делать путем моделирования и визуализации геометрии.

Удобным методом создания ровно затененных карт выдавливания со сглаженными ребрами заключается в моделировании их базовой геометрии в 3DS МАХ и использования визуализированных образов в качестве прототипов битовых карт (см. рис. 21.32). Сферическую карту Bump можно сделать, создав сферу, назначив ей матовый белый материал и поместив один точечный источник света напротив центра. Визуализируйте видовое окно Spotlight и у вас будет отлично оттененный и рассеянный образ, прекрасно подходящий для карты Bump. В случае применения такой технологии, сохранение альфа-канала с файлом TGA очень полезно. Эта технология обеспечивает подходящую маску для эффекта выдавливания и удваивает полезность битовых карт.

Как и большинство карт материала Standard, карты Bump наиболее удобны, если они координируются с другими каналами проецирования, имеющими соответствующие карты. Рисунок 21.33 показывает, как комбинируются отдельные карты Diffuse, Bump и Shinincss Strength и формируют в результате реалистичную поверхность. Легко обнаружить, что применяемые карты Bump часто должны копироваться как карты Shininess Strength и применяться в качестве масок для других каналов проецирования.

ПРИМЕЧАНИЕ Проекция карты Bump является однонаправленной - угол проецирования отображения роли не играет. Это отличается от других программ (например, 3DS для DOS), где проецирование отображения толкает выдавливание в одну и в другую сторону. В 3DS МАХ направлением выдавливания управляют параметры материала.

Реверсировать направление карты Bump можно тремя способами: изменив знак ползунка Amount, изменив знак Output Amount или посредством опции Invert. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки. Например, первые два способа поддаются анимации, а опция Invert - нет. Возникают случаи, когда требуется, чтобы выдавливание изменяло направление на одном и том же материале. Наплыв на одной стороне поверхности должен быть впадиной на другой стороне. Для достижения такого эффекта следует выделить грани с обратной стороны и назначить им дублирующий материал с реверсированным параметром выдавливания.

Карты Bump настоль ценны ввиду того, что могут имитировать гораздо большую геометрию, чем реально присутствует. Но если быть недостаточно внимательным, то они более восприимчивы к визуализации блеска или "зазубрин". Ниже представлен приблизительный порядок шагов, которые следует рассмотреть с целью достижении наилучшего эффекта Bump.

Избегайте применения битовых карт с угловыми линиями, если тот же результат можно достичь, прочерчивая прямоугольные линии и настраивая параметр Angle и/или вращая проекцию отображения. Угловая линия имеет характерную, фиксированную степень сглаживания, тогда как вращаемая прямая линия практически не зависит от разрешения.
Обеспечьте использование Filtering в типе Map и активный Filter Maps в опциях Render Scene. Карты выдавливания будут корректно визуализироваться только в том случае, когда присутствует фильтрация.
Увеличьте параметр Blur Offset. Значение 0.01 будет хорошей отправной точкой. Большие значения приведут к значительному размыванию, поэтому данный параметр следует использовать внимательно.
Увеличьте параметр Blur. Для достижения правильного эффекта сбалансируйте его значение с Blur Offset.
Переключитесь на фильтрование Summed Area, если параметры Blur чрезмерно притупляют эффект. Помните, что данная опция увеличивает средний объем используемой RAM с четырех до 15 байтов на пиксел. Обратите внимание на то, что для получения четкого результата с Summed Area требуется меньшее размывание.
Увеличьте размер битовой карты. Обеспечьте отсутствие деталей размером в один пиксел. Помните, что основное правило заключается в том, чтобы никакая часть битовой карты не визуализировалась в размер, превышающей саму битовую карту.
Добавьте промежуточную серую границу к деталям ребер с острым контрастом. Серое ребро при переходе от черного к белому значительно облегчает острый переход.

СОВЕТ Когда имеется часто используемый эффект выдавливания (например, прямоугольная плитка), часто разумно поддерживать набор похожих карт идентичных пропорции, но различных разрешении. Подобный набор предоставит возможность выбирать наиболее подходящие для поверхности на сцене битовые карты и экономить память, когда большие карты не нужны. Для случая карты плитки меньшее разрешение будет иметь линии цемента шириной в 1 пиксел, следующее разрешение - от 3 до 5 пикселов и наибольшее разрешение - от 7 до 15 пикселов.

Создание выдавливаний внутри других выдавливаний является достаточно распространенным эффектом. Материал Ceiling Tile Square в стандартной библиотеке 3DS МАХ добивается такого эффекта за счет использования карты Composite, которая применяет карту Mask (см. рис. 21.34). Параметр Output Amount обеспечивает возможность независимого управления эффектом силы каждой выпуклости битовой карты.

Содержание раздела