1. Главная
  2. 3D моделирование
  3. Карты нормалей (Normal Mapping): создание и сфера применения

Карты нормалей (Normal Mapping): создание и сфера применения

Карты нормалей (Normal Mapping) — технология, широко используемая в игровом 3D моделировании для создания неровностей поверхности объекта. Normal mapping позволяют сохранить детализацию на низкополигональных моделях (Low Poly, то есть созданных на основе малого количества полигонов). Результат получается максимально похожим на высокополигональную версию (High Poly).

Для чего нужны карты нормалей?

Нормали — это векторы, расположенные перпендикулярно к поверхности объекта. По ним «движок» определяет, как отражать свет. Лучи отскакивают под разным углом, создавая глубину и блики в нужных местах (сама поверхность остается плоской). Так создается визуальный эффект, как будто у объекта есть текстура.

Нормали полигона 3d модели.

Нормали одного полигона 3d-модели.

Детализированные модели без ограничений по полигонам снижают производительность игр и ухудшают плавность картинки. В то же время реалистичность моделей обеспечивает именно большое количество полигонов. 

Normal Mapping создает баланс между высокой производительностью игры и реалистичностью визуальных эффектов. Технология значительно снижает требования к количеству полигонов, необходимому для высокой детализации.

Цветовые каналы Normal Mapping

Карты нормалей представлены в виде компонентов цветов RGB. Каждый из них соответствует X, Y и Z координатам детальной модели:

  • ось Х (вправо/влево) — красный канал;
  • ось Y (вверх/вниз) — зеленый;
  • ось Z (вертикаль от поверхности, глубина) — синий.
Карта нормалей (normal map) 3D модели лисы

Карта нормалей 3D модели лисы

Применение Normal Mapping 

Какие возможности дают карты нормалей:

  • позволяют создавать сглаженные углы;
  • отлично передают углубления (в сочетании с затемнениями);
  • подходят для передачи мелких деталей;
  • точно имитируют узкие швы между деталями.

В то же время технология не изменяет силуэт — крупная выпуклая деталь выглядит реалистично только с одного угла. Если ее повертеть, будет заметен лишь плоский полигон без рельефа. В связи с этим лучше всего применять Normal Mapping для:

  • сглаживания углов до 45°;
  • добавления фасок на грани;
  • создание видимости рельефа (вмятины, трещины, складки одежды).

Создание карты нормалей

Создание Normal Mapping называется «запеканием». Процесс состоит в переносе информации о нормалях с высокополигональной на низкополигональную модель:

  1. Программа берет Low Poly модель.
  2. Посылает от ее поверхности лучи по направлению нормалей.
  3. Когда лучи сталкиваются с моделью High Poly, программа отражает их по направлению ее нормалей.
  4. Информация сохраняется в карту нормалей.

Теперь от новой модели свет будет отражаться так же, как и от старой, что создаст иллюзию детализации.

Применение normal map (карты нормалей) для low poly модели куба.

Слева low poly модель куба, справа — low poly модель куба с наложенной картой Normal map.

Какие программы используются для запекания карт нормалей:

После запекания убедитесь, что объект корректно отображается на любом игровом движке.

Меню