ディスプレイスメントマッピング

ディスプレイスメント マッピングは、バンプマッピング、法線マッピング、視差 マッピングとは対照的なコンピュータ グラフィックスの代替手法であり、テクスチャまたは高さマップを使用して、テクスチャ サーフェス上の点の実際の幾何学的位置を、サーフェス上の各点でテクスチャ関数が評価する値に応じて、多くの場合はローカルサーフェス法線に沿って変位させる効果を生み出します。 ^[1]これにより、サーフェスに優れた奥行きと詳細感が与えられ、特に自己閉塞、自己影、シルエットが可能になります。その一方で、大量の追加ジオメトリが必要になるため、このクラスの手法の中で最もコストがかかります。

長年、ディスプレイスメント マッピングはPhotoRealistic RenderManなどのハイエンド レンダリング システム特有の機能であり、OpenGLやDirectXなどのリアルタイムAPI は、この機能を使い始めたばかりでした。その理由の 1 つは、ディスプレイスメント マッピングの元の実装では、画面上のピクセルのサイズに一致するサイズのマイクロポリゴンを十分に取得するために、表面の適応型テッセレーションが必要だったことです。 ^{[引用が必要]}

ディスプレイスメント マッピングには、変位の強度を調整するために使用されるテクスチャ マップを指すマッピングという用語が含まれます。変位の方向は通常、ローカル サーフェス法線です。今日では、多くのレンダラーが、任意の高周波数で高品質 (多次元)のプロシージャルテクスチャとパターンを作成できるプログラム可能なシェーディングを許可しています。テクスチャ マップが関係しなくなるため、マッピングという用語の使用は議論の余地があります。したがって、今日では、より広義の用語であるディスプレイスメントが、テクスチャ マップに基づく変位も含む上位概念を指すためによく使用されます。

REYES アルゴリズム、またはマイクロポリゴンに基づく同様のアプローチを使用するレンダラーは、約 20 年前に利用可能になって以来、任意の高周波数でのディスプレイスメント マッピングを可能にしてきました。

REYES を通じてマイクロポリゴン ディスプレイスメント マッピング アプローチを実装した最初の市販のレンダラーは、PixarのPhotoRealistic RenderManでした。マイクロポリゴン レンダラーは、通常、レンダリングするイメージに適した粒度でジオメトリ自体をテッセレーションします。つまり、モデリング アプリケーションは、レンダラーに高レベルのプリミティブを提供します。例として、真のNURBSまたはサブディビジョン サーフェスがあります。次に、レンダラーは、レンダリングするイメージから派生したビューベースの制約を使用して、レンダリング時にこのジオメトリをマイクロポリゴンにテッセレーションします。

モデリング アプリケーションが、任意のポリゴンまたは三角形に事前にテッセレーションされたオブジェクトを提供することを要求する他のレンダラーでは、変位マッピングという用語を、これらのポリゴンの頂点を移動することと定義しています。変位方向も、頂点のサーフェス法線に制限されることがよくあります。概念的には似ていますが、これらのポリゴンは通常、マイクロポリゴンよりもはるかに大きくなります。したがって、このアプローチで達成される品質は、レンダラーがアクセスするずっと前から、ジオメトリのテッセレーション密度によって制限されます。

マイクロポリゴン レンダラーのディスプレイスメント マッピングと非テッセレーション (マクロ) ポリゴン レンダラーのディスプレイスメント マッピングの違いは、それぞれの技術や実装についてあまり詳しくない人同士の会話で混乱を招くことがよくあります。さらに、近年では、多くの非マイクロポリゴン レンダラーが、マイクロポリゴン レンダラーが自然に実現できる品質と同等のディスプレイスメント マッピングを行う機能を追加しています。これらのレンダラーが以前に行っていた粗雑なプレテッセレーション ベースのディスプレイスメントと区別するために、この機能を説明するためにサブピクセル ディスプレイスメントという用語が導入されました。^{[引用が必要]}

サブピクセル ディスプレイスメントとは、通常、すでにポリゴンにテッセレーションされているジオメトリをさらに細かく再テッセレーションすることを指します。この再テッセレーションにより、マイクロポリゴンまたはマイクロ三角形が生成されます。これらの頂点は、ディスプレイスメント マッピングを実現するために、法線に沿って移動されます。

真のマイクロポリゴン レンダラーは、サブピクセル ディスプレイスメントが最近になってようやく実現した機能を、より高品質かつ任意のディスプレイスメント方向で常に実現してきました。

最近の開発では、サブピクセル変位を使用するレンダラーの一部が、より高レベルのジオメトリもサポートする方向に進んでいるようです。これらのレンダラーのベンダーはサブピクセル変位という用語を使い続ける可能性が高いため、3D コンピューター グラフィックスにおける変位マッピングの実際の意味がさらにわかりにくくなる可能性があります。

Microsoft の独自のHigh Level Shader Languageを参考にすると、ディスプレイスメント マッピングは、テクスチャ マップの値がピクセルの色を変更するのではなく (より一般的な方法)、頂点の位置を変更する「頂点テクスチャ マッピング」の一種と解釈できます。ディスプレイスメント マッピングの動作を「偽装」していると言えるバンプ マッピング、法線マッピング、視差マッピングとは異なり、この方法ではテクスチャから本当に粗い表面を作成できます。非常に詳細なメッシュを作成するには、アダプティブテッセレーションテクニック (現在の表示設定に応じてレンダリングされるポリゴンの数を増やす) と組み合わせて使用​​する必要があります。^{[引用が必要]}

• 高さマップ

• Blender ディスプレイスメント マッピング
• Vray ディスプレイスメント マッピング
• レリーフテクスチャマッピングウェブサイト
• sunandblackcat.com の GLSL での視差オクルージョン マッピング
• 任意の多角形表面上のリアルタイムレリーフマッピング論文
• 非高さフィールド表面のレリーフマッピング詳細論文
• GPU上のディスプレイスメント マッピングの最新技術に関する論文