凹凸贴图

凹凸贴图(Bump Mapping)由 James Blinn 于 1978 年提出,在光照计算时使用灰度高度图扰动表面法线,在不修改几何体的情况下产生表面细节的视觉效果。轮廓线保持平滑,但计算成本很低。

• 高度图方法:白色表示凸起区域,黑色表示凹陷区域。相邻像素间的梯度决定斜率,转换为法线扰动。8 位灰度(256 级)通常足够
• 法线计算:计算 U 和 V 方向的偏导数并加到表面法线上:N' = N + dU × T + dV × B(T = 切线,B = 副切线)
• 与法线贴图的比较:凹凸贴图使用单通道间接表示扰动;法线贴图在 RGB 三通道中直接存储方向,精度更高。法线贴图是现代标准
• 应用场景:砖缝、木纹、织物纹理、金属划痕等不影响轮廓的精细纹理

虽然法线贴图在游戏引擎中已取代凹凸贴图,但其概念仍是基础性的。Blender 和 Maya 接受高度图输入并自动转换。Substance Designer 的高度转法线节点在材质制作中被广泛使用。