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法线贴图

指数 法线贴图

在三维计算机图形学中,法线贴图(Normal mapping)是一种模拟凹凸处光照效果的技术,是凸凹贴图的一种实现。法线贴图可以在不添加多边形的前提下,为模型添加细节。常见的使用场景是为模型改善外观、添加细节,此时的法线贴图一般根据高多边形模型或生成。 法线贴图通常以普通RGB图像的形式存储,其中的R、G、B分量分别对应法线的X、Y、Z坐标。 法线贴图有时也称为“Dot3(仿立體)凸凹纹理贴图”。凸凹与纹理贴图通常是在现有的模型法线添加扰动不同,法线贴图要完全更新法线。与凸凹贴图类似的是,它也是用来在不增加多边形的情况下在浓淡效果中添加细节。但是凸凹贴图通常根据一个单独的灰度图像通道进行计算,而法线贴图的数据源图像通常是从更加细致版本的物体得到的多通道图像,即红、绿、蓝通道都是作为一个单独的颜色对待。 法线贴图通常有两个变体,即物体空间与tangent-space法线贴图,它们的不同之处在于法线测量与储存所用坐标系统。 这项技术的一个有趣的应用是使用高分辨率模型的法线贴图表大幅度地提高low poly低面模型的显示效果。尽管这种利用该分辨率模型细节创建位移贴图取代非均匀有理B样条的方法早在1996年由Krishnamurthy与Levoy在Proc.

31 关系: Activision单位向量多边形多边形造型三原色光模式三维计算机图形三维模型位移贴图切空间凹凸贴图Crytek灰度图像纹理贴图线性代数点积Direct3DEidos InteractiveEpic Games非均匀有理B样条视差贴图通道 (数字图像)Far CryId SoftwareUbisoftValve Software毁灭战士3決勝時刻2法线朗伯浓淡处理数量积

Activision

#重定向 动视.

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单位向量

数学上,赋范向量空间中的单位向量就是长度为1的向量。单位向量的符号通常有个“帽子”,如:\mathbf。欧几里得空间中,两个单位向量的点积就是它们之间角度的余弦(因为它们的长度都是1)。 一个非零向量\mathbf的正规化向量\mathbf就是平行于\mathbf的单位向量: 这里\|\mathbf\|是\mathbf的范数(长度)。正规化向量有时候也可以当作单位向量的同义词。一组基的元素通常被选为单位向量。在三维直角坐标系中,通常是\mathbf, \mathbf, \mathbf,分别为沿着x, y, z方向的单位向量: 在其他坐标系中,如极坐标系、球坐标系,使用不同的单位向量,符号也会不一样。.

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多边形

多邊形是平面的封閉图形、由有限線段(大于2)組成,且首尾連接起來劃出的形狀。.

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多边形造型

在三维计算机图形学中,多边形造型是用多边形表示或者近似表示物体曲面的物体造型方法。多边形造型非常适合于扫描线渲染,因此实时计算机图形处理中的一项可以使用的方法。其它表示三维物体的方法有 NURBS 曲面、细分曲面以及光线跟踪中所用的基于方程的表示方法。 网格造型所用的基本对象是三维空间中的顶点。将两个顶点连接起来的直线称为边。三个顶点经三条边连接起来成为三角形,三角形是欧几里得空间空间中最简单的多边形。多个三角形可以组成更加复杂的多边形,或者生成多于三个顶点的单个物体。四边形和三角形是多边形造型中最常用的形状。通过共同的顶点连接在一起的一组多边形通常当作一个元素。组成元素的每一个多边形就是一个表面。 在欧几里得几何中,任何三点都可以确定一个平面。因此,三角形总是位于一个平面,但是对于更加复杂的多边形来说可能并非如此。三角形的平面特性使得曲面法线的确定变得很简单,曲面法线是垂直于三角形所有边的一个三维向量。曲面法线对于光线跟踪中确定光线传输非常有用,并且在流行的 Phong shading 模型中它也是一个关键成分。有一些渲染系统使用顶点法线取代曲面法线来获得效果更好的光照系统,这样做的代价就是计算量的增加。注意每个三角形都有两个方向相反的曲面法线。在许多系统中,只有一个法线是有效的,根据需求可以定义成可见或者不可见;另外一条法线称为 背面。 许多造型程序并没有严格地遵守几何理论;例如,两个顶点之间在同样的空间位置可以有两个截然不同的边。同样可能能在同样的空间坐标有两个顶点或者同样的位置有两个表面。这样的状况并不是所期望的结果,因此许多软件包都可以自动地清除它们。如果无法自动清楚,就必须进行手动清除。 通过共有的边连接在一起的一组多边形叫作一个网格。为了增加网格渲染时效果的真实性,它必须是非自相交的,也就是说多边形内部没有边,另外一种说法就是网格不能穿过自身。并且网格不能出现任何的错误,如重复的顶点、边或者表面。另外对于有些场合,网格必须是流形,即它不包含空洞或者奇点(网格两个不同部分之间通过唯一的一个顶点相连)。.

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三原色光模式

三原色光模式(RGB color model),又称RGB颜色模型或红绿蓝颜色模型,是一种加色模型,将红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三原色的色光以不同的比例相加,以产生多种多样的色光。 RGB颜色模型的主要目的是在电子系统中检测,表示和显示图像,比如电视和电脑,但是在传统摄影中也有应用。在电子时代之前,基于人类对颜色的感知,RGB颜色模型已经有了坚实的理论支撑。 RGB是一种依赖于设备的颜色空间:不同设备对特定RGB值的检测和重现都不一样,因为颜色物质(荧光剂或者染料)和它们对红、绿和蓝的单独响应水平随着制造商的不同而不同,甚至是同样的设备不同的时间也不同。.

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三维计算机图形

三维计算机图形(3D computer graphics)是電子計算機和特殊三维软件帮助下创造的作品。一般来讲,该术语可指代创造这些图形的过程,或者三维计算机图形技术的研究领域,及其相关技术。 三维计算机图形和二维计算机图形的不同之处在于计算机内存储存了几何数据的三维表示,用于计算和绘制最终的二维图像。 一般来讲,为三维计算机图形准备几何数据的三维建模的艺术和雕塑及照相类似,而二维计算机图形的艺术和绘画相似。但是,三维计算机图形依赖于很多二维计算机图形的相同算法。 计算机图形软件中,该区别有时很模糊:有些二维应用程序使用三维技术来达到特定效果,譬如灯光,而有些主要用于3D的应用程序采用二维的视觉技术。二维图形可以看作三维图形的子集。.

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三维模型

三維模型是物體的三維多邊形表示,通常用電腦或者其它影片設備進行顯示。顯示的物體是可以是現實世界的實體,也可以是虛構的東西,既可以小到原子,也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。 三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成,但是也可以用其它方法生成。作为点和其它信息集合的数据,三维模型可以手工生成,也可以按照一定的算法生成。尽管通常按照虚拟的方式存在于计算机或者计算机文件中,但是在纸上描述的类似模型也可以认为是三维模型。 三维模型广泛用任何使用三维图形的地方。实际上,它们的应用早于个人电脑上三维图形的流行。许多计算机游戏使用预先渲染的三维模型图像作为sprite用于实时计算机渲染。 现在,三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型;电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影;电子游戏产业将它们作为计算机与电子游戏中的资源;在科学领域将它们作为化合物的精确模型;建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现;工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域;在最近几十年,地球科学领域开始构建三维地质模型。 三维模型本身是不可见的,可以根据简单的线框在不同细节层次渲染的或者用不同方法进行明暗描绘(shaded)。但是,许多三维模型使用纹理进行覆盖,将纹理排列放到三维模型上的过程称作纹理映射。纹理就是一个图像,但是它可以让模型更加细致并且看起来更加真实。例如,一个人的三维模型如果带有皮肤与服装的纹理那么看起来就比简单的单色模型或者是线框模型更加真实。 除了纹理之外,其它一些效果也可以用于三维模型以增加真实感。例如可以调整曲面法线以实现它们的照亮效果,一些曲面可以使用凸凹纹理映射方法以及其它一些立体渲染的技巧。 三维模型经常做成动画,例如,在故事片电影以及计算机与电子游戏中大量地应用三维模型。它们可以在三维建模工具中使用或者单独使用。为了容易形成动画,通常在模型中加入一些额外的数据,例如,一些人类或者动物的三维模型中有完整的骨骼系统,这样运动时看起来会更加真实,并且可以通过关节与骨骼控制运动。.

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位移贴图

置换贴图是使用高度图将经过纹理化的表面上实际几何点位置沿着表面法线根据保存在纹理中的数值进行移位的技术,这是与凹凸贴图、法线贴图以及视差贴图不同的技术。 多年以来,置换贴图一直是 RenderMan 这样的高端渲染系统的一个特性,如 OpenGL 与 DirectX 这样的应用程序编程接口则没有这样的特性,其中一个原因就是置换贴图的最初实现为了得到与屏幕上的像素匹配的微多边形(:en:micropolygon)需要自适应的表面镶嵌。 在最新一代的图形处理硬件上,置换贴图可以解释为一种顶点-纹理贴图。在这种方法中,纹理贴图的数值将不再改变像素的颜色,而是用来改变顶点的位置。与凹凸贴图和法线贴图不同,置换贴图可以用这种方法生成真正粗糙的表面。目前只在一小部分的桌面图形处理器上实现了这种功能,并且为了生成非常细致的网格、得到更好的三维感觉以及更好的纹理深度与细节需要与自适应的镶嵌术配合使用,自适应镶嵌技术可以根据当前的观察参数设定增加渲染的多边形数目。.

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切空间

切空间(Tangent space)是在某一点所有的切向量组成的线性空间。向量(切向量)存在多种定义。直观的讲,如果所研究的流形(Manifold)是一个三维空间中的曲面,则在每一点的切向量,就是和该曲面相切的向量,切空间就是和该曲面相切的平面。.

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凹凸贴图

凹凸贴图(bump mapping),又稱為凸凹纹理映射、皺面貼圖,是一项计算机图形学技术,在这项技术中每个待渲染的像素在计算照明之前都要加上一个从高度图中找到的扰动。这样得到的结果表面表现更加丰富、细致,更加接近物体在自然界本身的模样。法线贴图是一项常用的凹凸贴图技术,另外还有许多其它的实现技术,如视差映射等等。.

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Crytek

Crytek是一个電子遊戲開發商,由Yerli兄弟于1999年建立。Crytek總部位于德國法蘭克福,目前有一家位於烏克蘭基輔的分部。著名作品為遊戲《極地戰嚎》及《孤岛危机系列》和其遊戲引擎CryENGINE。.

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灰度图像

在計算機領域中,灰度(Gray scale)數字圖像是每個像素只有一個採樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度,儘管理論上這個採樣可以是任何顏色的不同深淺,甚至可以是不同亮度上的不同顏色。灰度圖像與黑白圖像不同,在計算機圖像領域中黑白圖像只有黑白兩種顏色,灰度圖像在黑色與白色之間還有許多級的顏色深度。但是,在數字圖像領域之外,「黑白圖像」也表示「灰度圖像」,例如灰度的照片通常叫做「黑白照片」。在一些關於數字圖像的文章中單色圖像等同於灰度圖像,在另外一些文章中又等同於黑白圖像。 灰度圖像經常是在單個電磁波頻譜如可見光內測量每個像素的亮度得到的。 用於顯示的灰度圖像通常用每個採樣像素8 bits的非線性尺度來保存,這樣可以有256種灰度(8bits就是2的8次方.

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纹理贴图

#重定向 材质贴图.

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线性代数

线性代数是关于向量空间和线性映射的一个数学分支。它包括对线、面和子空间的研究,同时也涉及到所有的向量空间的一般性质。 坐标满足线性方程的点集形成n维空间中的一个超平面。n个超平面相交于一点的条件是线性代数研究的一个重要焦点。此项研究源于包含多个未知数的线性方程组。这样的方程组可以很自然地表示为矩阵和向量的形式。 线性代数既是纯数学也是应用数学的核心。例如,放宽向量空间的公理就产生抽象代数,也就出现若干推广。泛函分析研究无穷维情形的向量空间理论。线性代数与微积分结合,使得微分方程线性系统的求解更加便利。线性代数的理论已被泛化为。 线性代数的方法还用在解析几何、工程、物理、自然科学、計算機科學、计算机动画和社会科学(尤其是经济学)中。由于线性代数是一套完善的理论,非线性数学模型通常可以被近似为线性模型。.

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点积

在数学中,点积(Skalarprodukt、Dot Product)又称--或标量积(Skalarprodukt、Scalar Product),是一种接受两个等长的数字序列(通常是坐标向量)、返回单个数字的代数运算。在欧几里得几何中,两个笛卡尔坐标向量的点积常称为內積(inneres Produkt、Inner Product),见内积空间。 从代数角度看,先对两个数字序列中的每组对应元素求积,再对所有积求和,结果即为点积。从几何角度看,点积则是两个向量的长度与它们夹角余弦的积。这两种定义在笛卡尔坐标系中等价。 点积的名称源自表示点乘运算的点号(a·b),标量积的叫法则是在强调其运算结果为标量而非向量。向量的另一种乘法是叉乘(a×b),其结果为向量,称为叉积或向量积。 點积是--的一种特殊形式。.

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Direct3D

Direct3D(簡稱:D3D)是微軟公司在Microsoft Windows作業系統上所開發的一套3D繪圖編程介面,是DirectX的一部份,目前廣為各家顯示卡所支援。與OpenGL同為電腦繪圖軟體和電腦遊戲最常使用的兩套繪圖編程介面之一。 1995年2月,微软收购了英国的Rendermorphics公司,將RealityLab 2.0技术發展成Direct3D标准,並整合到Microsoft Windows中,Direct3D在DirectX 3.0開始出現。後來在DirectX 8.0發表時與DirectDraw編程介面合併並改名為DirectX Graphics。.

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Eidos Interactive

#重定向 Eidos.

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Epic Games

Epic Games, Inc.亦稱作Epic,其前身為Epic MegaGames,是一家美國電子遊戲開發公司,位於卡瑞 (北卡羅萊納州)。最有名的技術為自家魔域幻境系列遊戲所採用的魔域幻境引擎(Unreal Engine),以及Xbox 360上的《戰爭機器》(Gears of War)系列遊戲。.

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非均匀有理B样条

NURBS是非均匀有理B样条曲线(Non-Uniform Rational B-Splines)的缩写,NURBS由Versprille在其博士学位论文中提出,1991年,国际标准化组织(ISO)颁布的工业产品数据交换标准STEP中,把NURBS作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。1992年,国际标准化组织又将NURBS纳入到规定独立于设备的交互图形编程接口的国际标准PHIGS(程序员层次交互图形系统)中,作为PHIGS Plus的扩充部分。Bezier、有理Bezier、均匀B样条和非均匀B样条都被统一到NURBS中。 非均匀有理样条(Non uniform rational B-spline,NURBS),是在计算机图形学中常用的数学模型,用于产生和表示曲线及曲面。它为处理解析函数和模型形状提供了极大的灵活性和精确性。NURBS通常在计算机辅助设计(CAD),制造 (CAM),及工程 (CAE) 中有广泛应用。是众多行业宽泛标准中的一部分,如IGES, STEP, ACIS和PHIGS。同时在很多不同的3D建模和动画软件中也能找到NURBS的工具集。 通过计算机程序,他们可以很有效率的被处理,还允许进行简单的人机交互。NURBS 曲面是映射到三维的空间中的曲面的两个参数的函数。由控制点确定曲面的形状。NURBS 曲面可以用紧凑的形式表示简单的几何形状。T-样条和细分曲面更适合于复杂的有机形状,因为和 NURBS 曲面相比,它们减少了控制点数目。 一般情况下,编辑 NURBS 曲线和曲面有高度直观性和可预测性。控制点要么和曲线或曲面直接相连,要么表现的如同他们通过一根橡皮筋而相连。根据用户界面的类型,可以通过元素的控制点实现编辑,最明显常见的例子是贝塞尔曲线。.

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视差贴图

视差贴图(Parallax Mapping)是视频游戏这样的三维渲染应用中使用的一种改进的凹凸贴图或者法线贴图技术。对于最终用户来说,这就意味着可以在不太影响游戏速度的情况下,如木质地板这样的纹理可以有更加明显的图像深度与真实感。 通过改变纹理坐标实现纹理根据一个高度表进行排列,从而就可以实现视差贴图。下一代的三维应用程序就可以使用视差贴图作为新开发的图形算法。 File:Fear-pmapping1.jpg|截图来自 F.E.A.R., 用视差贴图生成立体感的弹孔 File:Fear-pmapping2.jpg|截图来自F.E.A.R., 从一个角度进行观察 File:Fear-pmapping3.jpg|截图来自F.E.A.R., 当从一个非常大的角度观察时,立体感就消失了 一个理解这个概念的简单方法就是闭上一只眼睛,拿一支铅笔指向眼睛,然后脑袋左右移动。在铅笔正对着测试者的时候,视察贴图选取铅笔最左边的像素,然后不断地对它进行拉伸以模拟观察者相对于铅笔的角度。 视差贴图也是模仿位移贴图的一种方法,根据纹理中保存的数值表面点的实际几何位置沿着表面法线发生偏移。在视差贴图中,与法线贴图和凹凸贴图一样,物体的轮廓都不受影响。.

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通道 (数字图像)

通道,是数字图像中存储不同类型信息的灰度图像。一个图像最多可以有数十个个通道,常用的RGB和Lab图像默认有三个通道,而CMYK图像则默认有四个通道。.

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Far Cry

#重定向 孤岛惊魂系列.

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Id Software

id Software是一家在美國得克薩斯州的電子遊戲開發公司。公司除了從事電腦遊戲的開發以外,亦有自行研發遊戲引擎。知名的第一人稱射擊遊戲大作早期版的《戰慄時空》和早期版的《反恐精英》(Counter-Strike,簡稱CS)就是利用Quake的引擎制作的。該公司在1993年推出的作品《毀滅戰士》(DOOM)徹底改變了電腦遊戲產業,在當時有著里程碑的意義。在2004年該公司推出的作品《毀滅戰士III》在E3遊戲大展上也獲得了巨大成功,包攬了5項大獎。 公司於2009年6月24日被貝塞斯達軟件公司(Bethesda Software)的母公司ZeniMax Media收歸其下,成為其子公司。.

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Ubisoft

#重定向 育碧.

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Valve Software

#重定向 威尔乌.

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毁灭战士3

是一款雜驚悚與科幻於一身的第一人称射击遊戲,遊戲由id Software开发,PC版於2004年8月3日由Activision发行。遊戲故事除了英文名稱外,並未有完全跟隨《Doom》的發展,並采用了全新的id Tech 4引擎。 遊戲目前已发布了Windows、Linux、Mac和Xbox版,虽然Xbox版画面精细程度略于PC版,但其卖点在于支持两位玩家协同作战。故事主要发生在2145年的火星联合宇宙航空公司(UAC)研究中心。.

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決勝時刻2

《使命召唤2》於2005年推出,分別有蘇軍、英軍、美軍三大陣營戰役,而且都是最經典的名戰像是莫斯科保卫战、史達林格勒保衛戰、諾曼地登陸、北非戰役、十字軍作戰、突出部之役。 本游戏Xbox 360版本于2016年8月23日在Xbox One平台向下兼容。.

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法线

三维平面的法线是垂直于该平面的三维向量。曲面在某点P处的法线为垂直于该点切平面(tangent plane)的向量。 法線是与多边形(polygon)的曲面垂直的理論線,一個平面(plane)存在無限個法向量(normal vector)。在電腦圖學(computer graphics)的領域裡,法線決定著曲面與光源(light source)的浓淡处理(Flat Shading),对于每个点光源位置,其亮度取决于曲面法线的方向。.

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朗伯

#重定向 约翰·海因里希·朗伯.

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浓淡处理

浓淡处理(Shading,也称明暗处理、着色法)是在三维模型或插画中通过不同的亮度表现深度的方法。.

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数量积

#重定向 点积.

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Normalmap法向映射法線貼圖

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