Normal map -tekniikan käyttö 3d-mallinnuksessa

Abstract

Tässä opinnäytetyössä selvitetään, miten virtuaalisen mallin geometriaa voi-daan yksinkertaistaa ilman huomattavaa visuaalista muutosta normal map -tekniikan avulla. Kyseinen tekniikka mahdollistaa monimutkaisten, paljon yksi-tyiskohtia sisältävien mallien reaaliaikaisen tarkastelun. Tätä ominaisuutta tarvi-taan muun muassa visuaalista realistisuutta tavoittelevissa 3D-pelimoottoreissa.;Työn tarkoituksena on tutkia, miten normal map -tekniikalla voidaan yksinker-taistetulle mallille laskea pinnan varjostuksia lataamalla geometriset yksityis-kohdat kaksiulotteisesta tekstuurista. Opinnäytetyössä selvennetään, miten po-lygonin pinnan normaalivektoreita käytetään varjostusten laskemiseen ja miten tätä tietoa manipuloimalla voidaan luoda näennäisiä pinnanmuotoja.;Keskeisimpinä osa-alueina työssä on ymmärtää, miten pinnan normaali vaikut-taa valaistuksen laskentaan, mitä ominaisuuksia normal map -tekstuurilla on ja mitä eri tulkintoja käyttäen normal map -tekstuuri voidaan luoda. Normal map -tekstuuri luodaan joko jo olemassa olevasta bump map -tekstuurista tai geomet-risesta mallista. Tekstuuria luodessa käyttäjän tulee kuitenkin olla selvillä eri tulkintojen ja tekniikoiden perusperiaatteista, jolloin saadaan visuaalisesti opti-maalinen lopputulos.;Informaatio teorian kirjoittamista varten kerätään ohjelmien manuaaleista sekä internetistä löytyvistä tutkielmista. Käsiteltävästä normal map -tekniikasta löytyy standardisoinnin puutteen vuoksi useita sovelluksia, joten teoria on pyritty käsit-telemään yleisellä tasolla, johon eri tekniikan tulkinnat pohjautuvat.;Työssä toteutetaan myös kahden ohjelman yhteiskäytöllä reaaliaikaiseen tar-kasteluun soveltuva malli, jonka visuaalinen ilme on pidetty mahdollisimman yksityiskohtaisena.

This Bachelor's thesis examines how a complex 3D model can be simplified without noticeable visual quality loss. Normal mapping makes it possible to render detailed, realistic looking models in real time. This technique is common in modern game engines.;Normal mapping loads geometrical details from a 2D texture to calculate lighting for a simplified model. This thesis describes how information of a surface normal affects a polygon's lighting and how apparent topology can be altered by perturbing these normal vectors.;Central points of the study were to get an insight into how surface normal af-fects the intensity of surface lighting, what different techniques there are to cre-ate normal map texture and what properties normal map texture includes. Nor-mal map texture can be converted from an existing bump map texture or it can be calculated from a high-resolution model. In normal mapping the modeller must know the basics of different creating methods to achieve optimal results.; The information for this thesis was collected from software manuals and articles found in internet. Due to the lack of standards, normal mapping has many varia-tions. Therefore this thesis deals with normal mapping on a general level.; In the empirical part a suitable model for real-time rendering was made by using two programs. The number of visual details were kept as high as possible to experience the efficiency of normal mapping.