Bump与凹凸贴图：光影艺术STEAM解析

Bump贴图与凹凸贴图的核心区别

Bump贴图通过灰度图模拟高度变化，仅影响表面法线方向，不改变几何形状；凹凸贴图（如Normal Map）直接存储法线信息，提供更精确的光照细节，但需额外计算。

改进凹凸贴图映射的方法

优化法线贴图生成
使用高精度建模工具（如ZBrush、Substance Painter）烘焙法线贴图，确保细节捕获完整。生成时注意切线空间（Tangent Space）的一致性，避免接缝问题。

混合高度贴图（Height Map）
在凹凸贴图中叠加高度信息，结合视差遮蔽映射（Parallax Occlusion Mapping）增强深度错觉。公式简化如下：
\( \Delta h = H(p) - H(p - \frac{V_{xy}}{V_z} \cdot h_{scale}) \)
其中 \( H \) 为高度值，\( V \) 为视角方向，\( h_{scale} \) 控制强度。

动态LOD调整
根据物体距离动态切换贴图精度：近距离使用高分辨率法线贴图，远距离降级为Bump贴图或简化版本，平衡性能与效果。

硬件加速支持
启用现代图形API（如Vulkan/DirectX 12）的异步计算功能，并行处理法线贴图采样与光照计算，减少GPU管线停滞。

反走样处理
对法线贴图使用各向异性过滤（Anisotropic Filtering）或生成Mipmap链，避免高光闪烁和边缘锯齿。

代码示例（GLSL片段着色器）

vec3 calculateNormal(vec2 uv, sampler2D normalMap, float intensity) {  
    vec3 tangentNormal = texture(normalMap, uv).xyz * 2.0 - 1.0;  
    tangentNormal.xy *= intensity;  
    tangentNormal = normalize(tangentNormal);  
    return tangentNormal;  
}  

测试与验证

通过渲染对比工具（如RenderDoc）分析法线贴图的光照响应，确保高光与阴影过渡自然。调整强度参数时，避免过度拉伸导致表面失真。