高さマップ

コンピュータ グラフィックスでは、ハイトマップまたはハイトフィールドは、主に二次標高モデリングの離散グローバル グリッドとして使用されるラスター イメージです。各ピクセルには、 3D コンピュータ グラフィックスで表示するための表面標高データなどの値が格納されます。ハイトマップは、バンプ マッピングでこの 3D データがマテリアルのどこに影を作成するか計算したり、ディスプレイスメント マッピングでテクスチャ サーフェス上のポイントの実際の幾何学的位置を移動したり、または地形でハイトマップが 3D メッシュに変換されるときに使用できます。

高さマップには、表面の「床」からの変位距離または「高さ」として解釈される1 つのチャネルが含まれており、グレースケール画像の輝度として視覚化されることもあります。黒は最小の高さ、白は最大の高さを表します。マップをレンダリングするときに、デザイナーは高さチャネルの各ユニットの変位量を指定できます。これは画像の「コントラスト」に対応します。高さマップは、専用のメタデータの有無にかかわらず、既存のグレースケール画像形式で単独で保存することも、Daylon Leveller、GenesisIV、 Terragenドキュメントなどの専用のファイル形式で保存することもできます。

個々のカラー チャネルを使用して詳細度を上げることもできます。たとえば、標準の RGB 8 ビット イメージでは、グレーの値は 256 しか表示できないため、高さも 256 しか表示できません。カラーを使用すると、より多くの高さを保存できます (24 ビット イメージの場合、256 ³ = 16,777,216 の高さを表現できます (アルファ チャネルも使用する場合は 256 ⁴ = 4,294,967,296))。この手法は、広い領域で高さがわずかに異なる場合に特に便利です。グレー値のみを使用すると、高さを 256 の値のみにマッピングする必要があるため、レンダリングされた地形は平坦になり、特定の場所に「段差」が生じます。

高度マップは地理情報システムでよく使用され、デジタル標高モデルと呼ばれます。

高度マップは、古典的なペイント プログラムまたは特別な地形エディタを使用して手動で作成できます。これらのエディタは、地形を 3D で視覚化し、ユーザーが表面を変更できるようにします。通常、地形を隆起、低下、平滑化、または侵食するためのツールがあります。地形を作成する別の方法は、地形生成アルゴリズムを使用することです。これは、たとえば 2D単体ノイズ関数^[1]または拡散限界集約によって行うことができます。^{[2]別の方法は、}合成開口レーダーなどを使用して、現実世界のデータから高度マップを再構築する ことです。^[3]

ハイトマップは、地形レンダリングソフトウェアや最新のビデオ ゲームで広く使用されています。ハイトマップは、デジタル地形の標高を保存する理想的な方法です。通常のポリゴン メッシュと比較すると、特定の詳細レベルに必要なメモリが大幅に少なくなります。ほとんどの最新の 3D コンピューター モデリング プログラムは、バンプ マップ、法線マップ、または変位マップの形式でハイトマップのデータを使用して、複雑な地形やその他の表面を迅速かつ正確に作成できます。

ソフトウェア レンダリングを使用した初期のゲームでは、要素はレイ キャスティングでレンダリングされたボクセルの列の高さを表すことが多かった。最近のゲームのほとんどでは、要素はメッシュ内のポリゴンの高さ座標を表す。

• Terragen – 地形レンダラー
• Picogen – 地形レンダラーと高さマップ作成ツール
• Materialize – 無料の PBR (物理ベースレンダリング) 作成ツール

ハイトマップとハイトフィールドという用語は、区別がつかないことがよくありますが、用語には小さな違いがあります。ハイトマップは数学用語の「マップ」に由来し、ハイトフィールドは数学用語の「ベクトル フィールド」に由来します。ハイトフィールドのほとんどは数学用語では (ベクトル) フィールドではありませんが、常にマップであるため (数学用語でも視覚的表現でも)、ハイトマップの方がより正確な説明です。

• 3Dスキャナー
• デジタル標高モデル
• 描画距離
• 距離画像
• テクスチャスプラッティング

• POV-Ray : ドキュメント : 2.4.1.5 高さフィールド
• :3DGrayscale - 3D 高さマップを理解する