バンプとノーマル/ディスプレースメントとベクターディスプレースメントの違いについて

https://www.youtube.com/watch?v=voAiDa_NEKk

今回はMODOにおけるバンプマップとノーマルマップ、ディスプレースメントとベクターディスプレースメントの違いについて解説していきます。

まずはバンプマップとノーマルマップについて解説します。バンプマップもノーマルマップも、ともにジオメトリを実際に変化させることなく、シェーディングの陰影によって、実際はスムーズなジオメトリ上に凸凹を表現するための手法です。

実際のシーンで確認してみましょう。このサンプルシーンにはプリミティブの球体が二つ用意されています。まずはこの左側の球体に対してバンプマップを適用してみます。レンダリングプリセット ＞ Images ＞ Brushes ＞ Bump-Displacementフォルダの中にある画像Philips bumpを適用してみます。テクスチャロケータタブで適当なサイズに設定したら、エフェクトをディフューズの色からバンプへと変更します。変化がわかりずらいようですので、Materialを選択し、バンプ強さの量を調整します。

そうすると、表面に模様が浮き出るようになりました。

全く同じように、今度は右側の球体にノーマルマップを適用してみます。Normalフォルダの中にあるphilips normalを適用し、エフェクトを法線へと設定してみます。こちらも同じように模様が浮き出ていますが、バンプとは若干表現が異なります。

これはバンプが黒白画像で、浮き出る高さだけを設定するのに対し、ノーマルマップではカラーを利用した3次元の値によって、浮き出る方向までも設定することができるようになるためです。バンプマップの方が軽く簡単に設定できるのに対し、ノーマルマップは高解像度のメッシュを低解像度のメッシュに転写する場合など、ディテールをそのまま移したい場合によく使われます。

次にディスプレースメントとベクターディスプレースメントについてみていきましょう。ディスプレースメントはレンダリング時にメッシュを実際に変形させるという点においてバンプやノーマルとは異なります。実際に変形させることにより、バンプやノーマルよりもリアルな表現が可能になりますが、その分、ポリゴンの分割数が増えるために、メモリの負荷がかかりレンダリング時間も増えます。このようにバンプとディスプレースメントでは根本的に異なりますが、使用する画像の基本的な考えとしては同じです。

まずは左側の球体に対して、バンプと同じ画像を適用し、今度はエフェクトをディスプレースメントへと変えてみます。ジャギーが目立つようであれば、Renderを選択し、設定タブにあるディスプレースメント評価間隔の値を小さめに設定してください。バンプとは違い、実際にジオメトリが変形しているのがわかります。

さらに右側の球体に対して、VectorフォルダからVector Screw1を適用します。こちらはエフェクトをベクターディスプレースメントへと変えてみます。

するとディスプレースメントの場合は、あくまで法線方向に画像の白黒に合わせて高さが浮き出ているのに比べ、ベクターディスプレースメントの場合はよりリアルな形状が浮き出るようになっています。これはバンプとノーマルの違いと同様、ディスプレースメントは白黒の画像により高さの値を表現し、ベクターディスプレースメントではカラー画像を使用して、三次元における位置の情報に基づいて凹凸を表現しているからです。

このように、バンプとノーマル、ディスプレースメントとバンプディスプレースメントはそれぞれ同じような効果を異なるマッピングで実現しますが、その用途に合わせて適した方法を選ぶようにしてください。