Wie können vertexbasierte Normalen das Bump-Mapping für eine glattere Darstellung verbessern?

Glatte tangentiale Raumnormalen für verbessertes Bump-Mapping

Um die visuelle Qualität von 3D-Modellen zu verbessern, verwenden viele Grafikanwendungen Bump-Mapping Techniken. Das Erzielen reibungsloser und realistischer Ergebnisse kann jedoch eine Herausforderung darstellen, wenn tangentiale Raumnormalen ausschließlich auf der Grundlage von Flächendaten berechnet werden.

Berechnungsdetails

Der aktuelle Ansatz berechnet tangentiale, binormale, und Normalenvektoren pro Fläche, wobei die bereits in der Modelldatei vorhandenen Normalen vernachlässigt werden. Diese Technik verwendet Kantendaten und Texturraumvektoren, um diese Werte zu bestimmen, und stützt sich dabei auf ein Kreuzprodukt, um letztendlich die Normale abzuleiten.

Facettenproblem

Dieser Ansatz führt oft zu ein facettiertes Erscheinungsbild mit scharfen Kanten und unnatürlichen Übergängen zwischen den Flächen. Dies liegt daran, dass die berechneten Normalen über die Scheitelpunkte hinweg nicht kontinuierlich sind, was zu abrupten Änderungen in der Beleuchtung und Schattierung führt.

Lösung: Scheitelpunktbasierte Normalen

Um dieses Problem zu beheben, wurde die Die Lösung besteht darin, Normalen pro Scheitelpunkt zu berechnen. Dies kann erreicht werden, indem die in der Modelldatei bereitgestellten Normalen verwendet oder geglättet werden, um eine Facettierung zu verhindern.

Algorithmus

1. Vertex-Normalakkumulatoren initialisieren : Weisen Sie jedem Scheitelpunkt einen anfänglichen Normalenvektor von (0, 0, 0) zu.
2. Berechnen und akkumulieren Sie Flächennormalen: Berechnen Sie für jede Fläche ihren Normalenvektor wie üblich. Fügen Sie diese Normale zu den Normalakkumulatoren der in dieser Fläche verwendeten Scheitelpunkte hinzu.
3. Akkumulierte Normalen normalisieren:Dividieren Sie den Normalakkumulator jedes Scheitelpunkts durch die Anzahl der Flächen, zu denen er gehört. Dies führt zu einer durchschnittlichen Normalen.
4. Tangenten- und Binormalenberechnung: Nutzen Sie die durchschnittlichen Scheitelpunktnormalen zusammen mit Kantendaten und Texturraumvektoren, um die Tangenten- und Binormalenvektoren pro Scheitelpunkt zu berechnen.
5. Glatte Normalen verwenden: Die resultierenden Scheitelpunktnormalen bieten eine glattere Basis für Tangentenraumberechnungen, wodurch das facettierte Erscheinungsbild eliminiert und die Realitätsnähe des Bump-Mappings verbessert wird.

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