平行空間數(shù)碼—講解虛擬現(xiàn)實法線貼圖技術的應用

    遍觀國內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀，有虛擬仿真方面項目需求的客戶在很長一段時期內(nèi)，往往被一些別有用心的公司以及團隊帶入一種誤區(qū)---“仿真軟件，要的是仿真度，表現(xiàn)在硬件，裝修，外設，機殼，或者物理，人工智能等程序邏輯方面，而畫面并不重要云云，大概有那么點意思就可以了......” 

    但事實真的如此么？虛擬仿真技術的應用在各行各業(yè)的需求日益擴大的今天，國外同類產(chǎn)品已經(jīng)樹立了一個又一個的次世代級標準，而這幾年國內(nèi)行業(yè)也流行一個專業(yè)名詞“沉浸式”，沉浸式體驗，沉浸式仿真模擬，笑話！停留在八九十年代的軟件畫面水準讓您沉浸，您怎么能沉浸的下去，親~~ 游泳池一般的海洋效果可以么？，親~~家用魚缸一般的所謂海底世界可以么？

    “次世代”一詞源于日本片假名直引為中文，英文為Next Generation，本意為下一代，新一代，也就是高端，前沿的代名詞。

    次世代級效果--極具真實感的人工智能，物理仿真模擬，外加照片級畫面一直是客戶和開發(fā)人員共同最求的最高產(chǎn)品指標。

    但要想達到這樣的高度，必然會涉及大量的次時代級產(chǎn)品開發(fā)相關技術知識，這些技術一度掌握并封鎖在極少部分公司和團隊手中，我們受投影時代之邀，特開此專題，向大家首次披露次世代級項目開發(fā)內(nèi)幕，希望大家喜歡。 

    此次給大家介紹法線貼圖技術，虛擬仿真軟件和游戲軟件近幾年畫質(zhì)的大幅度提升得益于法線貼圖技術的大規(guī)模應用，它是可以應用到3D表面的一種特殊紋理，不同于以往的紋理只可以用于2D表面。作為凹凸紋理的擴展，它包括了每個像素的高度值，內(nèi)含許多細節(jié)的表面信息，能夠在平平無奇的物體上，創(chuàng)建出許多種特殊的立體外形。你可以把法線貼圖想像成與原表面垂直的點，所有點組成另一個不同的表面。對于視覺效果而言，它的效率比原有的表面更高，若在特定位置上應用光源，可以生成精確的光照方向和反射。 

    這幾年法線貼圖多用在CG動畫的渲染以及畫面的制作上，將具有高細節(jié)的模型通過映射烘焙出法線貼圖，貼在低端模型的法線貼圖通道上，使之擁有法線貼圖的渲染效果，卻可以大大降低渲染時需要的面數(shù)和計算內(nèi)容，從而達到優(yōu)化動畫渲染的。

    法線貼圖是一直比較被關注的技術，也是很長一段時期內(nèi)CG領域的一大主流技術，法線貼圖是一種顯示三維模型更多細節(jié)的重要方法，它解算了模型表面因為燈光而產(chǎn)生的細節(jié)。這是一種2維的效果，所以它不會改變模型的形狀，但是它計算了輪廓線以內(nèi)的極大的額外細節(jié)。在處理能力受限的情況下，這對實時畫面軟件引擎是非常有用的，另外當你渲染動畫受到時間限制時，它也是及其有效的解決辦法。

    更具體的來說，比如動視暴雪的大作《使命召喚：現(xiàn)代戰(zhàn)爭》系列的特效就使用了大量的法線貼圖。打開這項特效后，你就可以明顯的看到狙擊槍的狙擊鏡上多出了一片透光的玻璃片，并且法線貼圖質(zhì)量越高就越清晰，越生動。反之，關掉法線貼圖就無法看到這層玻璃片。這是相對于《使命召喚：現(xiàn)代戰(zhàn)爭》來說的一個非常重要的畫質(zhì)提升，在以后使用Sharder Model 3.0的游戲上都將會加入法線貼圖以提升游戲的畫質(zhì)。 

    我們用兩張圖來對比不使用法線貼圖技術的畫面和使用了法線貼圖技術的畫面，更直觀的感受一下：

    一圖勝千言，圖中左邊是幾百個多邊形構(gòu)成的3d模型加一張法線貼圖而得到的效果，右邊則是幾千多邊形渲染出的效果。大家可以看到，左邊使用了法線貼圖技術的低模，除了在模型邊緣處表現(xiàn)為模型本身的結(jié)構(gòu)，而大猩猩的肌肉以及皺紋等細節(jié)都保留了下來，在實時圖像引擎里，效能則顯得尤為重要，作為仿真模擬等強調(diào)實時交互性的應用軟件來說更是如此，否則用戶體驗將大打折扣。待續(xù)... 

    北京平行空間數(shù)碼科技有限公司撰稿 聯(lián)系電話 400-650-1039 手機15811169225 李經(jīng)理

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