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游戲資源中常見的貼圖類型

2023-04-18 18:07 作者:少女的美夢(mèng)7  | 我要投稿

游戲模型制作中用到了很多貼圖類型,通過不同類型貼圖的組合使用以達(dá)到最終需要得到的模型效果。最常見的類型有DiffuseEmissive、Normal、Opacity、SpecularRoughness。游戲制作中根據(jù)項(xiàng)目資產(chǎn)的需要使用不同的貼圖類型。

金屬/粗糙度和高光反射/光澤度工作流程

在基于物理紋理的渲染(PBR)中,有兩種最常見的工作流程,即金屬/粗糙度和高光反射/光澤度。在使用過程中,兩種工作流程各有利弊。


1.顏色貼圖

顏色貼圖主要為Diffuse、Albedo、Base Color三種。一般認(rèn)為這三者是等同的。


1.1 Diffuse

光照模型在Lambertian(蘭伯特材質(zhì)球)著色器中會(huì)把顏色貼圖叫做Diffuse Map(也叫顏色貼圖),通常在繪制這張Diffuse Map的時(shí)候會(huì)把物體的結(jié)構(gòu)陰影信息也繪制進(jìn)去。在傳統(tǒng)工作流中,Diffuse Map是帶著光影信息的。

不同工作流中的Diffuse

Diffuse Map(漫反射顏色)應(yīng)該表示物體表面的顏色,在Unity中叫做Albedo。在Specular/Glossiness工作流程中,對(duì)于金屬材質(zhì)而言它沒有漫反射(或者說比較少),所以使用黑色來填充。而非金屬材質(zhì)反射光少于金屬材質(zhì),并且它折射的光只有較少的吸收通常重新折射回表面,因此對(duì)于非金屬材質(zhì),使用的是漫反射顏色來填充。需要特別注意的是,漫反射紋理不應(yīng)該包含任何光照信息,因?yàn)閷⒒冢ōh(huán)境)添加光照到物體的紋理上。


1.2 Albedo

主要體現(xiàn)模型的紋理和顏色。Unity的Shader(著色器)中,把顏色貼圖叫做Albedo。


1.3 Base Color

Base Color是把顏色貼圖剔除光影變化后,我們看到的最基礎(chǔ)的顏色。在PBR工作流中顏色貼圖叫做Base Color, 其中包含了電介質(zhì)的反射顏色和金屬的反射率值這兩種類型的數(shù)據(jù)。因?yàn)锽ase Color Map中帶了金屬的反射率值,所以需要配合上Metallic Map一起使用的。

BaseColor和Diffuse

比較容易造成混淆的是金屬/粗糙度工作流中的Base Color和高光反射/光澤度工作流中的Diffuse(Albedo)的區(qū)別,兩種工作流使用了不同的貼圖方法來處理顏色。實(shí)際上,金屬/粗糙度工作流中的Base Color本質(zhì)上是高光反射/光澤度工作流中的Diffuse和Specular的結(jié)合,這也是有時(shí)候通過先創(chuàng)建金屬/粗糙度材質(zhì)再將其轉(zhuǎn)化為高光反射/光澤度的原因之一。

BaseColor包含了Diffuse中的介電材質(zhì)值和Specular中的金屬材質(zhì)值

在高光反射/光澤度工作流中,Diffuse貼圖嚴(yán)格影響著材質(zhì)的基本顏色而對(duì)材質(zhì)的其他特征(如發(fā)射率)沒有影響。對(duì)于介電材質(zhì)而言,其材質(zhì)顏色來自Diffuse貼圖;對(duì)于金屬材質(zhì)而言,大部分顏色來自Specular高光貼圖。
在金屬/粗糙度工作流中,BaseColor貼圖實(shí)則包含了漫反射和高光貼圖的信息。而Metallic貼圖這決定了有多少BaseColor被解釋為漫反射或者高光。


*1.4 Gradient&Ramp、ColorLUT

Gradient&Ramp Map(漸變圖)和ColorLUT(顏色查找表)也可以認(rèn)為是顏色貼圖的一種,這類貼圖通過在一維或二維的方式將一種顏色映射到另一種顏色。且通常作為全局資源使用(不是特定于某一模型)。

使用漸變紋理來控制漫反射光照

Valve在Team Fortress 2中使用漸變紋理來控制漫反射光照,渲染游戲中具有插畫風(fēng)格的角色。

ColorLUT

ColorLUT是預(yù)先生成的一張結(jié)果紋理,可用于優(yōu)化復(fù)雜光照的渲染,如皮膚、毛發(fā)等。


2. 凹凸貼圖

凹凸貼圖主要為Bump、NormalDisplacement三種,三種貼圖都是為模型提供更多的細(xì)節(jié)。其中Displacement有時(shí)用于改變模型的頂點(diǎn)位置,而Bump和Normal則不會(huì)改變模型的頂點(diǎn)位置。

凹凸貼圖對(duì)比

就實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度/質(zhì)量與性能開銷而言,Dispalcement>Normal>Bump(>Reflection)。


2.1 Bump

Bump Map(凹凸貼圖 )是一個(gè)類似于法線貼圖的概念,有時(shí)也稱為Height(高度圖)。但是凹凸貼圖只包含高度信息而不包含角度信息。凹凸貼圖的優(yōu)點(diǎn)是可以很直觀地看出模型表面的凹凸情況(顏色越淺表明該位置的表面越像外凸起,反之亦然),但是計(jì)算更復(fù)雜,因此更性能開銷更大。高度圖通常與法線貼圖結(jié)合使用,用于給出表面凹凸的額外信息。

Substance Painter、Substance Designer導(dǎo)出的Height高度圖等同于Bump凹凸貼圖,而不是Displacement置換貼圖的信息。


2.2 Normal

Normal Map(法線貼圖)是凹凸映射技術(shù)的另一種應(yīng)用。法線貼圖包含角度信息而不包含任何高度信息,其R、G、B三個(gè)通道儲(chǔ)存的信息表示了斜面的方向和陡峭程度。使用法線貼圖和高度貼圖可以確保光照和位移是一致的,能夠帶來更真實(shí)的效果。

法線貼圖與凹凸貼圖對(duì)比

這一特征使得我們可以使用法線貼圖儲(chǔ)存的角度信息來柔化尖銳的邊緣(僅使用Bump高度信息無法做到這一點(diǎn),因?yàn)橹挥懈叨刃畔o法知道邊緣應(yīng)該沿著哪個(gè)方向彎曲)。柔化邊緣不僅可以讓物體看起來更真實(shí),還能進(jìn)一步突出物體的形狀(尤其是在游戲?qū)ο笤谄聊簧险急容^小的時(shí)候)。

不同空間下的法線貼圖

由于法線貼圖存儲(chǔ)的是表面的法線方向,而方向是相對(duì)于坐標(biāo)空間而言的。因此存在三種不同的空間法線貼圖:Tangent切線空間、Object對(duì)象空間、World世界空間,三種法線貼圖都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)且能達(dá)到相同的效果,只是計(jì)算方式有所不同。


2.2.1 Tangent Space

切線空間下的法線貼圖

Tangent Space(切線空間),顧名思義,切線空間法線是基于每個(gè)面的切線方向。切線空間下的法線貼圖是最常見的法線貼圖形式,大部分看起來都是淺藍(lán)紫色的。其中,B通道表示法線方向的斜率;R通道表示左右切線方向的斜率;G通道表示切線方向向上或向下的斜率(OpenGl向上,DirectX向下)。


2.2.2 Object Space

模型空間下的法線貼圖

Object Space(對(duì)象空間或模型空間)法線貼圖基于整個(gè)對(duì)象而不是每個(gè)面,大部分看起來都是五顏六色的。對(duì)象空間法線貼圖在渲染上較快,但由于其無法鏡像任何UV,在對(duì)稱模型上會(huì)浪費(fèi)大量紋理空間,且無法進(jìn)行UV動(dòng)畫。因此在很多情況下切線空間較優(yōu)于對(duì)象空間。


2.2.3 World Space

世界空間下的法線貼圖

World Space(世界空間)是基于全局坐標(biāo)的法線貼圖,也是三種法線貼圖中最不靈活的一種。 這種類型的法線貼圖一般僅用于環(huán)境這類大型,靜態(tài)和非對(duì)稱的物體,或者臨時(shí)用于諸如Substance Painter、Substance Designer之類軟件中作為計(jì)算特殊效果(如風(fēng)化效果)的一種方法。


2.3 Displacement

Displacement Map(置換貼圖,也叫移位貼圖)可以改變模型對(duì)象的幾何形狀,但要達(dá)到較好的置換效果需要提高模型本身的頂點(diǎn)數(shù),通常結(jié)合曲面細(xì)分使用。因此在提供最真實(shí)的效果的同時(shí)也會(huì)大幅增加渲染性能的開銷。

置換貼圖效果

置換貼圖能實(shí)現(xiàn)很多僅僅通過Bump和Normal無法實(shí)現(xiàn)的效果(尤其是模型對(duì)象的輪廓表現(xiàn))。

結(jié)合凹凸貼圖使用

置換貼圖也常作為高度圖來生成地形,并結(jié)合凹凸貼圖實(shí)現(xiàn)豐富的地形效果。


2.3.1 Parallax Map

置換貼圖的另一個(gè)用途是作為Parallax Map(視差貼圖,也稱為Virtual Displacement Map虛擬置換貼圖)使用。

視差貼圖效果

視差貼圖是一種更高級(jí)的技術(shù),能夠提供比凹凸貼圖更多的深度。

視差貼圖存在的問題

視差貼圖通過偏移每個(gè)像素的紋理坐標(biāo)以達(dá)到更好的視覺表現(xiàn),但在某些視角仍存在陡峭部分不正確與不支持自遮蔽的問題,效果仍不如性能開銷更大的視差貼圖技術(shù)。


2.3.2 Steep Parallax Map

Steep Parallax Map(陡峭視差貼圖/映射)是視差貼圖的改進(jìn)版。通過增加采樣數(shù)量來提高準(zhǔn)確性(普通視差貼圖僅使用一個(gè)樣本),因此在陡峭高度變化較大的地方也能顯示出正確效果。

陡峭視差貼圖

但陡峭視差貼圖同樣有自己的問題,因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)是基于有限的樣本數(shù)量,因此我們可以在陡峭變化大的地方看到明顯的鋸齒效果及斷層。對(duì)此,目前兩種常用的解決方案為Relief Map(浮雕貼圖)和Parallax Occlusion Map(視差遮蔽貼圖)。


2.3.3 Parallax Occlusion Map

Parallax Occlusion Map(視差遮蔽貼圖/映射)與陡峭視差貼圖的原理基本相同,但在不同的樣本之間進(jìn)行了線性插值,因此能在一定程度上解決陡峭視差貼圖存在的問題。

視差遮蔽貼圖

2.3.4 Relief Map

Relief Map(浮雕貼圖)能夠?qū)崿F(xiàn)比陡峭視差貼圖更深的凹凸深度,并能實(shí)現(xiàn)很好的自陰影和遮擋效果,但其性能開銷也比陡峭視差貼圖高。

孤島危機(jī)中的浮雕映射效果


2.3.5 Vector Displacement

Vector Displacement Map(矢量置換貼圖)是高度貼圖的擴(kuò)展,與傳統(tǒng)Displacement(置換貼圖)不同的是矢量置換貼圖記錄了模型上各點(diǎn)的高度和方向信息,并儲(chǔ)存為16/32位浮點(diǎn)顏色信息。

矢量置換貼圖與傳統(tǒng)置換貼圖

傳統(tǒng)的置換貼圖使用的是低模的UV坐標(biāo),貼圖記錄了高模和低模之間的差異。而矢量置換貼圖在使用類似映射方法的同時(shí),而另一個(gè)模型最近的頂點(diǎn)之間的距離,還能在空間中移動(dòng)頂點(diǎn)。因此也能記錄復(fù)雜的凹面下(如蘑菇、耳朵等)的頂點(diǎn)信息,將雕刻細(xì)節(jié)從一個(gè)模型轉(zhuǎn)移到另一個(gè)模型。

以這個(gè)蘑菇為例:傳統(tǒng)的置換貼圖只能做到改變其高度,但是用矢量置換貼圖可以實(shí)現(xiàn)更接近原始造型的效果。

圖源https://80.lv/articles/case-study-vector-displacement-mapping-in-real-time/

3. 反射貼圖

與顏色貼圖中的Diffuse和Base Color一樣,反射貼圖中根據(jù)工作流的不同也有不一樣的貼圖類型。


3.1 Metal - Roughness

金屬/粗糙度工作流

在金屬/粗糙度工作流中,使用的反射貼圖為MetallicRoughness。


3.1.1 Metallic

Metallic(金屬貼圖)起到類似于蒙版的作用,區(qū)分固有色貼圖中的金屬和絕緣體數(shù)據(jù)。在金屬性貼圖中,0(黑色-0 sRGB)表示絕緣體,而1(白-255 sRGB)表示金屬。

金屬貼圖

金屬貼圖的運(yùn)行方式類似于掩碼的運(yùn)作方式,因?yàn)樵撡N圖向著色器闡釋如何分析基礎(chǔ)色中的數(shù)據(jù)。金屬感對(duì)象的光澤度由粗糙度控制。 材質(zhì)越粗糙,其光澤度就會(huì)越低, 而缺少粗糙度將使金屬顯得非常有光澤。


3.1.2 Roughness

Roughness(粗糙度貼圖)定義材質(zhì)得粗糙度信息,0(黑色-0 sRGB)表示光滑,1(白-255 sRGB)表示粗糙。粗粗糙度是指造成光漫射的表面不規(guī)則狀況,反射方向根據(jù)表面粗糙度自由變化。這改變了光的方向,但是光強(qiáng)度保持恒定不變。表面越粗糙,高光越散越暗。表面越光滑,高光反射集中,盡管反射的光的總量是一點(diǎn)的,表面也會(huì)更亮,光會(huì)更強(qiáng)。

粗糙度貼圖采樣得來的粗糙度數(shù)值會(huì)影響一個(gè)表面的微平面統(tǒng)計(jì)學(xué)上的取向度。一個(gè)比較粗糙的表面會(huì)得到更寬闊更模糊的鏡面反射(高光),而一個(gè)比較光滑的表面則會(huì)得到集中而清晰的鏡面反射。

粗糙度貼圖

Roughness粗糙度貼圖 與Glossiness Map光澤度貼圖是相反的。Roughness 反向就變成Glossiness Map 。


3.2 Specular - Glossiness

高光反射/光澤度工作流

在高光反射/光澤度工作流中,使用的反射貼圖為SpecularGlossiness


3.2.1 Specular

Specular(高光貼圖)表示高光得范圍、強(qiáng)度、顏色,在Specular工作流中,顏色越亮高光越強(qiáng),黑色表示沒有高光。

高光貼圖

高光反射規(guī)定了金屬的反射率值和非金屬的F0。使用RGB貼圖可以在貼圖中創(chuàng)建不同反射率的電介質(zhì)材質(zhì)。

高光度也可影響材質(zhì)的光澤度。?將“高光度(Specular)”值調(diào)整到接近1時(shí),將使材質(zhì)的反射和反射高光顯得特別強(qiáng)特別顯眼, 而將該值減小到接近0會(huì)弱化反射及反射高光,直到它們幾乎不存在為止。

高光度(Specular)也深受粗糙度影響。?即使“高光度(Specular)”輸入設(shè)置為1,通過將“粗糙度(Roughness)”的值設(shè)置為1,也可以取消高光度效果。 另外,如果啟用了金屬感,那么調(diào)整高光度不會(huì)影響材質(zhì)。


3.2.2 Glossiness

Glossiness(縮寫Gloss,光澤度貼圖),定義材質(zhì)得粗糙度信息,跟Roughness相反,0(黑色-0 sRGB)表示粗糙,1(白-255 sRGB)表示光滑。

光澤度貼圖

光澤度無非是指表面反射光線的能力。 表面能夠反射的光線越多,光澤度越高。 表面能夠反射的光線越少,光澤度越低。 表面反射光線的能力受環(huán)境中各種因素的影響,例如落在對(duì)象上的那些非常小顆粒的灰塵,以及接觸對(duì)象時(shí)從手上沾染到對(duì)象上的油污, 所有這一切都會(huì)影響表面反射光線的能力。


*3.3 Anisotropic Map

各向異性貼圖

Anisotropic Map(各向異性貼圖)是一種特殊的反射貼圖。拉絲金屬通常具有各向異性的高光,這是由表面的微劃痕引起的。有時(shí)使用各項(xiàng)異性貼圖去制作拉絲金屬的效果。


4. 結(jié)構(gòu)貼圖

4.1 Ambient?Occlusion

Ambient?Occlusion(AO,環(huán)境光遮蔽貼圖)描述了較大尺度的光線遮蔽信息,通常由高模烘培得到。指表面某點(diǎn)能獲得多少環(huán)境中的光,用來模擬物體之間所產(chǎn)生的陰影,在不打光的時(shí)候增加體積感。

比如我們有一個(gè)磚塊表面,反照率紋理上的磚塊裂縫部分應(yīng)該沒有任何陰影信息。然而AO貼圖則會(huì)把那些光線較難逃逸出來的暗色邊緣指定出來。在光照的結(jié)尾階段引入環(huán)境遮蔽可以明顯的提升你場(chǎng)景的視覺效果。

AO圖

環(huán)境光遮蔽貼圖基于物體與其他物體越接近的區(qū)域,受到反射光線的照明越弱這一現(xiàn)象來模擬現(xiàn)實(shí)照明的一部分效果。該貼圖只影響漫反射分配,不影響高光反射分配。


4.2 Cavity

Cavity Map(縫隙圖)描述了比AO圖更小尺度的光線遮蔽信息,通常由高?;蛘叻ň€貼圖烘培得到。

縫隙圖

縫隙圖只包含模型對(duì)象表面的凹面區(qū)域而不包括凸面區(qū)域,因此縫隙圖通常大部分都是白色的,只有凹陷區(qū)域是深色的。與AO圖不同的是,縫隙圖影響不僅會(huì)影響漫反射,還會(huì)影響高光反射部分。


4.3 Bent Normal

Bent Normal Map(環(huán)境法線貼圖)有助于減少照明構(gòu)建之后發(fā)生的漏光現(xiàn)象。

環(huán)境法線貼圖

環(huán)境法線貼圖能夠和AO圖結(jié)合使用以改善漫反射間接照明,通過將環(huán)境發(fā)現(xiàn)代替法線用于間接照明來使漫反射間接照明更接近于全局光照。


4.4 Curvature

Curvature(曲率貼圖)是存儲(chǔ)網(wǎng)格的凸度/凹度的紋理,可用于遮蓋表面會(huì)出現(xiàn)更多磨損的地方或可能發(fā)生次表面散射的地方(凸面),可能積累更多污垢(凹面)的地方,以檢查表面的連續(xù)性等。

曲率貼圖

曲率貼圖允許提取和存儲(chǔ)凹凸信息。黑色的值代表了凹區(qū)域,白色的值代表了凸區(qū)域,灰色值表示中性/平坦區(qū)域。通常用于一些特殊效果如磨損等,也是卡通渲染中的常用貼圖。


4.5 Thickness

Thickness(厚度貼圖)記錄了表面厚度信息,可以用于輔助制作表面散射(SSS,簡(jiǎn)稱3S材質(zhì))材質(zhì),或直接擴(kuò)散/反照率假裝SSS的效果。

厚度貼圖

其黑色代表薄的地方、白色代表厚的地方。通常用在角色材質(zhì)上。


5. 光照與環(huán)境貼圖

5.1 Light Map

Light Map(光照貼圖)用來存儲(chǔ)預(yù)渲染的光照信息,用于靜態(tài)模型上的間接光照,解決實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光源效果不好且消耗性能的問題。

光照貼圖

光照貼圖通常存儲(chǔ)了靜態(tài)烘培光源的顏色和亮度,由于光照貼圖是預(yù)渲染的,因此可以使用如光能傳遞等非實(shí)時(shí)方法來得到更真實(shí)的效果。


5.2 Spherical Environment Map

Spherical Environment Map(球面環(huán)境貼圖)是最簡(jiǎn)單的反射映射技術(shù)之一。球面環(huán)境貼圖將環(huán)境光存儲(chǔ)在球面上,然后用環(huán)境光去渲染整個(gè)的物體。

球面環(huán)境貼圖
球面環(huán)境貼圖的缺陷

由于是通過球體來存儲(chǔ)環(huán)境信息,這就導(dǎo)致了描述的不是均勻的信息,會(huì)在靠近極點(diǎn)的地方出現(xiàn)扭曲(墨卡托投影:將地球進(jìn)行投影到平面,維度高的地方在平面地圖上看起來會(huì)更大)


5.2 Cube Map

Cube Map(立方體貼圖)是環(huán)境映射的一種實(shí)現(xiàn)方法。環(huán)境映射可以模擬物體周圍的環(huán)境,而使用了環(huán)境映射的物體可以看起來像鍍了層金屬一樣反射出周圍的環(huán)境。

立方體貼圖

立方體貼圖包含了6張圖像,對(duì)應(yīng)著立方體的6個(gè)面,每個(gè)面表示沿著世界空間下的軸向觀察所得的圖像。

立方體貼圖

立方體貼圖解決了球面環(huán)境貼圖圖像扭曲的問題,但立方體貼圖不能模擬多次反射的結(jié)果。


5.3 Radiosity Normal Map

Radiosity Normal Map(輻射度法線貼圖)是光貼圖和法線貼圖的特殊混合。可以將照明作為一組三個(gè)光照貼圖進(jìn)行烘焙,以存儲(chǔ)照明矢量,而不僅僅是亮度/顏色。這使表面法線貼圖可以接收定向照明,因此,通過烘焙的照明信息可以更準(zhǔn)確地照明凹凸。

Half-Life?2/ Valve Source?Shading

Valve在Half-Life 2中廣泛使用了此方法,他們?cè)贕DC 2004論文Half-Life?2/ Valve Source?Shading中將其稱為“輻射度法線貼圖” 。


6. 其他貼圖

6.1 ID/Mask

ID/Mask Map(ID、遮罩貼圖)用于選擇不同的區(qū)域,進(jìn)行分別繪制。

ID/遮罩貼圖


6.2 Emissive

Emissive Map(自發(fā)光貼圖)控制表面發(fā)射光的顏色和亮度。當(dāng)場(chǎng)景中使用了自發(fā)光材質(zhì)時(shí),它看起來像一個(gè)可見光。物體將呈現(xiàn)發(fā)光效果。

自發(fā)光貼圖

自發(fā)光材質(zhì)通常用于某些部位應(yīng)該從內(nèi)部照亮的物體上,例如監(jiān)視器屏幕、高速制動(dòng)的汽車盤式制動(dòng)器、控制面板上的發(fā)光按鈕,或黑暗中仍然可見的怪物眼睛。簡(jiǎn)單的自發(fā)光材質(zhì)可以通過一個(gè)顏色和亮度來定義。


6.3 Opacity

Opacity(透明貼圖)定義貼圖的不透明度,用于裁剪表面的一部分。黑色是透明的部分,白色為不透明的部分,灰色為半透明的部分。

透明貼圖的應(yīng)用

當(dāng)材質(zhì)使用不透明度貼圖時(shí),它將充當(dāng)遮罩,該遮罩將隱藏對(duì)象的某些部分。例如可以將“不透明度”貼圖用于剪切樹葉形狀,穿孔表面和網(wǎng)格等。


6.5 Position

Position Map(位置貼圖)使用R/G/B三個(gè)通道描述X/Y/Z軸上頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。

位置貼圖

通常位置貼圖來實(shí)現(xiàn)模型底部到頂部的漸變效果等,如墻壁底部的污漬、石塊底部的青苔。


6.6 Detail Map

Detail(細(xì)節(jié)貼圖)是用于平鋪的局部貼圖紋理,以相對(duì)較低的成本,內(nèi)存和性能來增加表面細(xì)節(jié)(微觀和宏觀)。

細(xì)節(jié)貼圖的使用
細(xì)節(jié)貼圖的組成

細(xì)節(jié)貼圖通常為四方連續(xù)紋理,并由一組貼圖組合而成(法線、反射率、光澤度等)。


6.7 Flow Map

Flow Map(流動(dòng)貼圖)存儲(chǔ)的是向量場(chǎng)數(shù)據(jù),可以用來制作流動(dòng)的水面效果。

Flowmap

Valve在Portal 2和Left 4 Dead 2中廣泛使用了此方法,他們?cè)赟IGGRAPH 2010論文Vlachos/Water Flow in Portal 2中分享了用流動(dòng)貼圖制作流動(dòng)水面的技術(shù)。


6.8 DuDv Map

DuDv貼圖是使用一種紋理扭曲另一種紋理的像素的一種簡(jiǎn)單方法。常用于火上的熱霧、漣漪折射的水面等。

DuDv貼圖

DuDv貼圖與法線貼圖類似,都是將方向信息存儲(chǔ)在紋理中,但DuDv貼圖僅用到了R通道和G通道。

DuDv貼圖原理

DuDv的工作方式與視差貼圖扭曲曲面的方式類似,只是DuDv不考慮視角(無視差)。從DuDv貼圖中獲取Du和Dv,對(duì)反射貼圖中的每個(gè)像素,將Du添加到反射貼圖的U紋理坐標(biāo),并將Dv添加到其V坐標(biāo)。最后偏移反射貼圖像素,從而產(chǎn)生失真。


7. 一些注意事項(xiàng)

7.1 線性空間與伽馬空間

在使用這些貼圖時(shí),如果要對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算則需要格外注意其貼圖儲(chǔ)存的信息是否經(jīng)過伽馬編碼。其中,顏色值和顏色操作的計(jì)算應(yīng)該在線性空間內(nèi)執(zhí)行。

一般來說,基本顏色(Base Color)貼圖在創(chuàng)建的時(shí)候就已經(jīng)在sRGB空間了,因此我們需要在光照計(jì)算之前先把他們轉(zhuǎn)換到線性空間。環(huán)境光遮蔽貼圖(Ambient Occlusion maps)通常也需要我們轉(zhuǎn)換到線性空間。而像金屬度貼圖(Metallic)和粗糙度貼圖(Roughness)大多都會(huì)保證在線性空間中。

可以簡(jiǎn)單地區(qū)分為,如果貼圖代表著我們看到的顏色,則它該被闡釋為sRGB;如果貼圖代表數(shù)據(jù),則應(yīng)該將其闡釋為線性。


7.2 法線坐標(biāo)空間

不同軟件使用的圖形API不同(OpenGL 和 DirectX),坐標(biāo)空間也有所不同。因此在使用法線貼圖的時(shí)候需要根據(jù)法線貼圖使用的坐標(biāo)空間決定是否對(duì)其G通道進(jìn)行反轉(zhuǎn):OpenGL 為Y+(自下而上),而 DirectX為Y-(自上而下)。

錯(cuò)誤使用的法線貼圖(圖源BlenderKit)
兩種法線貼圖的區(qū)別(圖源BlenderKit)

比較簡(jiǎn)單的法線貼圖可以通過觀察區(qū)分,在上圖中可以看到OpenGL的法線像是有一束紫光從右下角打出,而DirectX的像是從右上角打出。



參考鏈接:

  1. 《Unity Shader入門精要》

  2. 《Real-Time Rendering 4th Edition》

  3. GAMES101:現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)入門[games-cn.org/intro-grap]

  4. 游戲美術(shù)基礎(chǔ):游戲貼圖[jianshu.com/p/c1ed26cbb]

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轉(zhuǎn)載自知乎博主【Zanple】文章

原文鏈接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/260973533

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