Blender Dokumentation: Normal Maps

bezieht sich auf Blender v2.37a

Normal Maps und Bump Maps machen beide das Gleiche: sie erzeugen den Eindruck einer plastischen Oberfläche, so wie ein Relief. Allerdings wirft dieses Relief keine Schatten und verdeckt keine anderen Objekte. Betrachtet man es aus einem sehr schrägen Winkel sieht man auch deutlich, dass die Oberfläche nicht wirklich verformt ist.

Die Begriffe Normal und Bump Map werden häufig synonym gebraucht, es gibt allerdings in der Anwendung gewisse Unterschiede:

• Bump Maps sind in Blender Bilder oder Texturen mit Farbinformationen, die die relative Höhe von Pixeln aus Blickrichtung der Kamera kodieren. Die Pixel scheinen also in Richtung der Flächennormalen nach oben oder unten verschoben. Dazu werden entweder Graustufenbilder (8-Bit) benutzt, oder die Farbintensität aus einem RGB-Bild. Bump Maps eigenen sich hervorragend dazu, einer Oberfläche Struktur zu verleihen.
• Normal Maps enthalten die Normal-Informationen direkt (in Form von RGB Werten) und können die Flächennormalen so verändern, dass die Pixel in alle Richtungen verschoben erscheinen können. Damit lassen sich also beliebige Reliefs erstellen.

Die Normals werden in Blender folgendermaßen gespeichert:
Rot (0-255) auf X (-1.0 - 1.0)
Grün (0-255) auf Y (-1.0 - 1.0)
Blau (0-255) auf Z (0.0 - 1.0)

Da die Z-Richtung in Richtung der Kamera ist, werden negative Z-Werte nicht gespeichert (sie wären sowieso unsichtbar). Damit erhält man in Z-Richtung die doppelte Auflösung. In "Doom 3" bspw. ist das z.B. nicht so, da werden die Blautöne (128-255) auf (0.0 - 1.0) gemappt.

Beispiele

In den folgenden Abbildungen nun einige Beispiele. In Abbildung 1 ist das Suzanne Mesh gerendert zu sehen, in Abbildung 2 die zugehörige Normal Map. Ich habe zum Vergleich die Kamera in den Abbildungen immer im normalen (nicht im Ortho Modus) benutzt.

In Abbildung 3 reicht die Auflösung von 256 Farbwerten nicht aus, um Suzanne vernünftig darzustellen, da sie ziemliche Tiefe hat. Die Bump Map wurde mit dem ZUtilz Plugin erzeugt.

Abbildung 1: Suzanne, gerendertes Bild des Modells	Abbildung 2: Die Normal Map von Suzanne, noch nicht orthogonal.	Abbildung 3: Die Bump Map von Suzanne. Suzanne ist zu tief, die Auflösung von 8-Bit wird gleich nicht ausreichen.
In Abbildung 4 ist nicht das Mesh, sondern die angewendete Normal Map zu sehen, in Abbildung 5 die angewendete Bump Map. Beide Bilder sind senkrecht von oben gerendert.	Abbildung 4: Anwendung der Normal Map, betrachtet senkrecht von oben.	Abbildung 5: Anwendung der Bump Map. Die räumliche Auflösung der Bump Map ist zu klein.
Abbildung 6: Suzannes Normal Map betrachtet von der Seite.	Abbildung 7: Normal Map mit Ortho Kamera. Gleiche Kameraposition wie in Abbildung 6. Das Bild wirkt plastischer.	Das Abbildung 4 eine pseudo räumliche Darstellung ist, sieht man in Abbildung 6, man kann eben nicht dahinterschauen. In Abbildung 7 wurde eine Normal Map benutzt, die von einer Ortho Kamera erzeugt wurde, der räumliche Eindruck ist besser.

Bedienung

Abbildung 8: Normal Map Button im Image Panel

Normal und Bump Maps lassen sich sehr leicht anwenden. Aktivieren Sie den Button Nor im Map To Panel, und setzten Sie die Stärke des Effektes mit dem Schieberegler Nor. Der Unterschied in der Anwendung besteht nur darin, dass Sie bei einer Normal Map den Button Normal Map im Image Panel der Texture Buttons (F6) drücken (Abbildung 8).

Da nur die Normals beeinflusst werden, erzeugen diese Maps keinen Schatten, kein Ambient Occlusion und keine sonstigen 3D-Effekte. Es ist immer noch nur eine Textur.

Eine Normal Map erstellen

Eine Normal Map zu erstellen ist einfach.

1) Erstellen Sie das Modell. Positionieren Sie es am besten so, dass die Vorderseite senkrecht nach oben zeigt.

Abbildung 9: Ortho Kamera

2) Positionieren Sie die Kamera senkrecht in der Mitte über Ihrem Modell, stellen Sie in den Editing Buttons (F9) auf dem Camera Panel Ortho an. Mit dem Parameter Scale können Sie die Größe einstellen (Abbildung 9).
3) Das Material für ihr Modell stellen Sie auf Shadeless, dann müssen wir uns nicht um die Beleuchtung kümmern.
4) In drei Texturkanälen wird eine lineare Blend Textur benutzt.
5) Jeweils auf dem Map Input Panel Nor auswählen, Map To Panel auf Col.

• Erste Textur mit Map Input (X, -, -), Farbe Rot (1, 0, 0), Blending Mode Mix
• Zweite Textur mit Map Input (Y, -, -), Farbe Grün (0, 1, 0), Blending Mode Add
• Dritte Textur mit Map Input (Z, -, -), ofsX (-0.5), sizeX (2.0), Farbe Blau (0, 0, 1), Blending Mode Add

Mit der Verschiebung und Skalierung der blauen Textur erhöhen wir die Auflösung in Z-Richtung.

Zur Übersicht hier alle Materialeinstellungen im Bild:

Abbildung 10: Materialeinstellungen für Normal Map

Abbildung 11: Textureinstellungen für Normal Map

Abbildung 12: X-Koordinate für Normal Map

Abbildung 13: Y-Koordinate für Normal Map

Abbildung 14: Z-Kooridnate für Normal Map

Eine Beispieldatei mit dem Material können Sie von der Seite mit den Release Notes herunterladen, Sie brauchen aus der Datei das Material "normalmap".

Normal Maps auf gekrümmte Objekte anwenden

Normal Maps funktionieren im Moment nur richtig, wenn Sie sie auf ebene Flächen anwenden.

Links

• Release Notes zu v2.36: Normal Maps
• Erklärung zu Normal Maps (deutsch)
• Normal Maps mit Cinema 4D (engl.)
• Zutilz Plugin bei Elysiun