PIZiadas gráficas

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Cycles : Bump mapping : Displacement

bump

Las texturas en Blender, con el motor de renderizado “Cycles”, pueden incorporar un canal denominado “Displacement” que aporta rugosidad a las superficies.

Existen dos técnicas diferentes:

  • “Bump mapping” o Mapeado topológico
  • “Displacement mapping” o Mapeado por desplazamiento.

En el primer caso no se modifica la geometría del objeto pero sí las normales a la superficie que afectan a la iluminación de su superficie. En el segundo caso la geometría se ve alterada con un desplazamiento de los vértices en la etapa de renderizado, por lo que, además de los efectos de iluminación, se pueden obtener oclusiones de otros objetos de la escena.

El mapeado topológico (en inglés, bump mapping) es una técnica de gráficos computacionales 3D creada por James F. Blinn en 1978. Consiste en dar un aspecto rugoso a las superficies de los objetos. Esta técnica modifica las normales de la superficie sin cambiar su geometría. Las normales originales de la superficie seguirán perpendiculares a la misma. El mapeado topológico cambia la perpendicularidad por otras normales para lograr el efecto deseado, todo ello sin modificar la topología ni la geometría del objeto. El resultado es razonablemente rico y detallado, y pueden lograrse grandes parecidos a elementos naturales (como la textura de una naranja). La diferencia entre mapeado por desplazamiento (displacement mapping) y mapeado topológico es que con éste último no se perturba la geometría, solo la dirección del campo normal.(W)

La siguiente imagen no tiene asociado un mapa de desplazamiento. Sobre un cilindro al que se ha modificado uno de sus extremos (cono) se ha aplicado una textura (fotografía de material) de corcho.

Imagen con textura sin mapas de desplazamiento

Imagen con textura sin mapas de desplazamiento

Si modificamos en el editor de nodos el material añadiendo al canal “Displacement” una nueva textura, crearemos un efecto de rugosidad en su superficie. La técnica empleada (“Bump mapping” o “Displacement mapping”)dependerá de los parámetros que tengamos seleccionados.

Desplazamiento Bump Mapping

Desplazamiento Bump Mapping

Si desconectamos la textura (corcho) manteniendo el mapa de desplazamientos, para ver su efecto aisladamente, tendremos la siguiente imagen en la que la superficie lisa del cilindro, al ser iluminada, producirá sombras como si fuese rugosa.

Mapa de desplazamientos sobre un tapón de corcho

Mapa de desplazamientos sobre un tapón de corcho

Aplicando la textura que aporta el color veremos que la imagen adquiere un nuevo aspecto, mas tosco en las superficies de los objetos. En este caso se ha aplicado un “Bump mapping” y por lo tanto sólo se ha modificado el efecto de la luz al incidir en la superficie.

Material con textura de color y bump mapping

Material con textura de color y bump mapping

Si añadimos desplazamiento real a los vértices con un “Displacement mapping” aumentará el realismo de la imagen a costa de un mayor tiempo de renderizado.

Desplazamiento real

Desplazamiento real

Al comparar las técnicas vemos como aumenta el realismo del objeto sin necesidad de aumentar su complejidad geométrica.

  • En la imagen de la izquierda se ha aplicado una textura basada en una fotografía sobre una forma cilíndrica.
  • En la imagen central se ha añadido un bump mapping que modifica las normales en la superficie dando una sensación de rugosidad. Si observamos el borde del tapón de corcho vemos que no se ha modificado su contorno.
  • En la tercera imagen (derecha) se ha aplicado un mapa de desplazamiento topológico; aunque la forma sigue siendo un cilindro, los puntos se desplazan en el renderizado según el mapa aplicado. Se puede observar como el contorno ya no es recto y refleja estos desplazamientos.
Comparación de técnicas Bump mapping y desplazamiento topológico

Comparación de técnicas Bump mapping y desplazamiento topológico

Efectos de los mapeados topológicos y de desplazamiento

Los mapeados descritos afectan como se ha visto en dos sentidos:

  • Modifican las normales de la superficie creando sombras
  • Modifican los vértices y por lo tanto la forma del objeto
mascara para desplazamientos

Mascara para efectos de desplazamientos

Los mapas de desplazamientos topológico (“Bump mapping”) afectan exclusivamente a las sombras que produce el objeto al alterar la dirección de las normales en su superficie.

Si modificamos la posición de las luces de la escena veremos como cambian las sombras sn la superficie afectada por estos mapas.

La máscara o textura aplicada determinará cómo se altera cada punto de la superficie. Los valores nulos (negro) no modificaran los puntos, mientras que los máximos valores (blanco) crearan un efecto mayor de desplazamiento.

Si aplicamos la textura anterior (círculos) sobre un plano y modificamos el punto de luz veremos cómo cambia la sombra, como se aprecia en las dos imágenes que se acompañan. En la primera se ha situado el punto de luz a la derecha del plano; En la segunda se ha movido a su izquierda.

Posición luz derecha

Posición luz derecha

 

Posición luz izquierda

Posición luz izquierda

El efecto del mapa de texturas se puede controlar en intensidad. Si introducimos un nodo multiplicador

Add->Convertor->Math

podemos aumentar el efecto del mapa de desplazamiento

Material con Displacement controlado con un modificador de multiplicación del efecto

Material con Displacement controlado con un modificador de multiplicación del efecto

Por ejemplo, para un valor 100 del factor, obtendremos:

multiplicador Displazament =100

multiplicador Displazament =100

Mientras que si aumentamos a 1000, el resultado será:

multiplicador Displazament =1000

multiplicador Displazament =1000

Vemos por tanto las posibilidades de crear un efecto de rugosidad sin generar geometrías complejas, es decir, sin aumentar el número de vértices de la geometría y en consecuencia reduciendo el tiempo de cálculo de las imágenes al tener menor número de polígonos.

The shape of the surface and the volume inside it may be altered by the displacement shaders. This way, textures can then be used to make the mesh surface more detailed.

Depending on the settings, the displacement may be virtual, only modifying the surface normals to give the impression of displacement, known as bump mapping, or a combination of real and virtual displacement.(Wiki Blender)

De nuevo vemos la diferencia entre el bump mapping y el desplazamiento topológico. En este caso se aprecia que la superficie se deforma. Esta diferencia es fundamental ya que cuando se produce desplazamiento el efecto es más visible desde cualquier dirección, mientras que si no lo hay sólo se verá claramente cuando se mire perpendicularmente a las superficies. Otro aspecto importante es que en el caso de desplazamientos se puede ocluir (tapar) objetos que se encuentren por detrás de la superficie afectada.

Bump mapping

Bump mapping

Con desplazamiento:

Desplazamiento topológico

Desplazamiento topológico

Activación

En “Cycles”, versión 2.63, el efecto de desplazamiento no se ha terminado de integrar. Se encuentra en fase de desarrollo y por lo tanto se ha implementado de forma experimental. Una vez activado el modo de renderizado “Cycles”, deberemos activar el modo “Experimental” para tener acceso al modo de desplazamiento real.

Render experimental

Render experimental

A continuación deberemos acceder al menú “Object Data” para modificar las propiedades del objeto que utilizará el desplazamiento: Realizaremos la selección del tipo de mapeado de normales (“Bump”) o desplazamiento de vértices (“True”), pudiendo optar por una combinación de ambos (opción “Both”)

Selección del tipo de desplazamiento

Selección del tipo de desplazamiento

 

Blender

Cycles Tutorial

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