Parallax occlusion mapping: rastrear um campo de altura com limites previsíveis

Defina a superfície a ser rastreada

O parallax occlusion mapping faz detalhes de superfície aparecerem em profundidades diferentes ao rastrear um raio de visão através de um campo de altura armazenado em textura. A interseção determina quais coordenadas de textura fornecem o material visível. A técnica pode produzir paralaxe de movimento e oclusão local sem adicionar uma malha geométrica densa. A apresentação original descreve uma representação de altura no espaço tangente e uma amostragem que depende do ângulo de visão. [1]

Especifique se a textura codifica altura ou profundidade, qual é o plano de referência, a escala física e a orientação das coordenadas de textura. Uma inversão de sinal pode transformar reentrâncias em saliências ou deslocar os detalhes na direção errada.

Encontre e refine o cruzamento

Uma implementação típica avança o raio por camadas de altura até ele ultrapassar a superfície representada e, em seguida, refina esse cruzamento. Os atributos do material são amostrados nas coordenadas resultantes. Um único deslocamento calculado a partir de uma só amostra de altura não consegue descrever todas as oclusões encontradas ao longo de um raio.

Um passo grosseiro pode saltar detalhes estreitos. O refinamento melhora um intervalo já identificado, mas não recupera de forma confiável uma primeira interseção que já foi saltada. O capítulo sobre relief mapping explica essa distinção e por que métodos especializados de salto de espaço (space leaping) exigem suposições ou dados adicionais. [2] Escolha o método de busca em conjunto com a representação da altura.

Exemplo prático: manter coerentes as unidades de altura e de UV

Considere um material planar com faixa de profundidade de 0,02 metro, visto a 45 graus em relação à normal. Ao longo de todo esse intervalo de profundidade, o raio percorre 0,02 metro paralelamente ao plano, porque a tangente de 45 graus é 1.

Se uma repetição da textura cobre 0,5 metro nessa direção, o intervalo completo de rastreamento corresponde a 0,04 unidade de UV. Esse valor é a extensão do intervalo, não o deslocamento final da interseção: quem determina onde o raio atinge a superfície é o campo de altura real. Dobrar a repetição da textura mantendo a profundidade física exige atualizar a conversão. Reaproveitar a escala de UV antiga altera silenciosamente as proporções aparentes do relevo.

Monte uma cena de validação controlada

Comece com um tile plano que contenha um degrau largo e uma crista estreita. Inspecione-o de frente, em ângulo oblíquo e perto da borda enquanto move a câmera. Compare as coordenadas rastreadas com uma referência geométrica que tenha o mesmo perfil de altura. Aumente o orçamento de amostragem onde as vistas oblíquas exigirem e verifique se as mudanças de qualidade não causam saltos visíveis. [1]

Mantenha as entradas de altura, normal e cor alinhadas espacialmente. Defina como tratar raios que saem do tile. Se a implementação grava a profundidade deslocada ou calcula autossombreamento, verifique essas saídas separadamente, comparando-as com a geometria vizinha e com o caminho de iluminação escolhido. [2]

Respeite os limites da representação

O rastreamento básico de campo de altura sobre polígonos existentes não cria uma silhueta geométrica estendida nem uma forma de colisão física. Saliências em balanço (overhangs) não são representadas por uma única altura por posição de textura. Relevo profundo, curvatura acentuada e vistas extremamente rasantes expõem a aproximação. Limite o efeito a materiais em que essas restrições sejam aceitáveis e meça o custo de leituras de textura (texture fetch) na cobertura de tela pretendida.

Fontes

• [1] Practical Parallax Occlusion Mapping for Highly Detailed Surface Rendering — Natalya Tatarchuk, ATI Research, apresentação em curso do SIGGRAPH.
• [2] Relaxed Cone Stepping for Relief Mapping — Fabio Policarpo e Manuel M. Oliveira, GPU Gems 3.