聊一聊凹凸贴图

bonedaugon

开头先叠甲
本人非专业，不保证掌握的东西正确，有发现不对的地方请一定指出以防误导其他人
这里只谈老硬件相关的不改变建模的凹凸贴图，不涉及影响建模的类型

首先是分类，可以分为3类
1、浮雕凹凸贴图，利用高位贴图叠加普通贴图实现。优点是几乎所有硬件都能做，只要支持阿尔法混合（半透明）加算和乘算即可，也就是除ps1个人不是很确定以外，阿尔法混合功能比ps1强的硬件都能做；缺点是光源无效，高位贴图代表高度的亮部、暗部信息是不变的，所以凹凸效果比较一般，结果没啥质感提升。性能方面，只支持这种格式的硬件需要把高位贴图拆成2种贴图来处理（亮度一半含位移信息的高位贴图，和反色含位移信息的高位贴图），所以考虑到效率即使支持也不一定会使用，毕竟可能会让60帧游戏变20帧？支持双重纹理混合的硬件（比如voodoo2）可能好一点，60帧变30帧？双管线的硬件（比如TNT）可能也是，倒是更高功能的硬件可以无损性能使用这种凹凸贴图会更常见。
2、环境映射凹凸贴图，对比第1种最大不同就是光源有效，光源加入到高位贴图后获得环境贴图，叠加普通贴图实现。缺点是光源的法线信息是取巧的，不一定正（准）确，比较适合单光源，多光源的话需要多套替换效率很差。硬件加速必须要硬件支持或dx8级别的ps1.0着色器功能，效率上只有powervr2（dc）比较特殊的不支持双重纹理混合导致要渲染2次，用软件实现的话效率可以参考3dmark03的cpu测试部分，一般需要高频奔4级别处理器在低分辨率下可行。
3、法线贴图。对比第2种最大不同就是光源“法线”信息是正（准）确的。硬件加速必须要硬件支持dot-3指令运算，用软件实现的话可以参考3dmark05的cpu测试，不过这里开始3dmark的cpu测试比较注重图像物理运算（多物体、粒子之类）可能也不是很适合。
这个分类是考虑图形技术发展轨迹分的，3dmark测试也把这些分不同项目测试。不过比较奇怪的是国内外讨论好像都不怎么区分，一般只分影响建模的和不影响建模的，专业点的可能浮雕凹凸贴图会单独说一说，国内有少数会把1或1、2两种（利用高位贴图）分为假凹凸贴图，所以不是专业的人把其中一种当成另一种来讨论时感觉像各说各的

然后是硬件支持环境映射凹凸贴图和法线贴图的硬件类别，一般同系列后续硬件都会支持前面支持的，没特别情况不再提及
1、dx6级别只支持环境映射凹凸贴图：powervr2（dc），G400
2、dx6级别支持环境映射凹凸贴图和法线贴图：permedia III，kyro II，镭VE
3、dx7级别只支持环境映射凹凸贴图：gc/wii
4、dx7级别只支持法线贴图：nv和sis的所有dx7显卡
5、dx7级别支持环境映射凹凸贴图和法线贴图：ati所有dx7显卡，3ds
6、dx8级别以上都支持

下面是一些实例
侠盗中队2的这两张图来自dolphin模拟器的博客，按文章写的应该不是浮雕凹凸贴图，不过我觉得单就这静态效果应该更像浮雕凹凸贴图，或者说浮雕凹凸贴图效果应该差不多就这样了（差的可能比这更差吧），和很多人期待的那种demo效果是明显不一样的，demo一般都会从效果最明显的情况去展示，实际游戏都是差很多的，这里没有两张图对比的话甚至说是普通的纹理可能也没人怀疑

这张雷神之锤的图同样来自dolphin模拟器的博客，雷神之锤的开源移植项目，有爱好者添加了法线贴图（考虑到效率问题，法线贴图纹理的寸尺比较小），dolphin模拟器支持了这个实现方式，正确展现了法线贴图的效果。按这里的说法推测的话，gc/wii官方游戏里面应该是没有一款使用法线贴图的，最多只有环境映射凹凸贴图，而且看这效果其实也说明了没啥必要特意去折腾法线贴图出来，并不是特别实用，只比纯demo理论验证好一点

杀手血钱是pcsx2模拟器的截图，有设备好一些的实机爱好者能上点实机图更好，因为不确定模拟器是否足够完美实现。ps2实现法线贴图的方式理论是io工作室在开发杀手血钱的时候发表的，也就是说在那之前的游戏应该是浮雕凹凸贴图或环境映射凹凸贴图（特别是这个理论上是有可能和法线贴图效果一样的）。找ps2有法线贴图的游戏也应该从这款入手，开始看到人物脸部没明显特征的时候我还是很失望的（毕竟论文？用的就是人脸作例子），直到进这个屋子看到硬件渲染错误的效果，凭经验告诉我这绝对是凹凸贴图，切换软件渲染能正常渲染出来，可以看到这里木板的质感明显和其他地方的木板质感是完全不一样的。当然其实还是没法判断是法线贴图还是环境映射凹凸贴图，严格的判断估计还是得看实现的算法指令

如上面多次提到的，个人认为凹凸贴图更多是为了质感而不只是凹凸效果，比如这里让金属和布料靠凹凸贴图实现粗糙程度不同感觉更真实，特别对比角度不同的部分或远处没法看到凹凸效果的部分。另外就是不知道是环境映射凹凸贴图的特点还是早期法线贴图简化算法的特点，我觉得大多有一种苏打饼表面的质感，这个或许可以用来区分开浮雕凹凸贴图


最后，这个帖子的源头可以追溯到当年dc支不支持环境映射凹凸贴图的争辩。我觉得那时最丢脸的就是世嘉的粉丝，平时yy某某机种还有潜力没挖掘出来、假设历史这样的话将会如何的时候那么多脸熟的世嘉粉居然几乎没有一个站出来支持dc，只有几个不算特别活跃yy的，靠我一半个任天堂粉去帮你们坚持，去外网搬demo图片的网友看起来也不是世嘉粉，最后放出实机照的网友“dragonzet”也不是世嘉粉（甚至我印象中他早期还是偏索尼的粉丝），真搞不懂有时间yy不如真正去了解自己喜欢的硬件，需要你们硬的时候能硬气一点，或许世嘉失败也有你们信仰比较怪异的一分原因吧，甚至隔壁tg还有伪装成任粉搬现在ns成绩攻击索尼的（ps360时期就伪装成xbox粉），至于吗，真这么闲？到上周s1一个关于ss的帖子我回了帖才想起一直想测的杀手血源到底有没有法线贴图没测，现在测了之后感觉关于凹凸贴图应该有一个阶段性的总结了才写下了这些内容

dragonzet

我都忘了以前说什么了。我是索粉啊以前是现在也是，只不过我不追画面。

侠盗中队的凹凸好像记得室内部分也有，反而飞行器部分因为地表快速移动看着不太明显

PS2血钱没玩过

WII的凹凸我印象里很深的2个，一个是某一部银河战士主角铠甲上的凹凸，另一个是斩击女武神主角身上的凹凸
后者很高级的，比以前那些凹凸来得都强大，接近法线了。以前我还贴过屏摄

最后LZ有兴趣研究PS2 DQ8井底的草么，那个6边形一块的草地，上面椭圆形的小草会随着视角改变透视，类似视差贴图，黑科技一直就没人提

493756162

法线贴图PS3这个世代才有的，第一个应该是Xbox 360上的战争机器1

dragonzet

493756162 发表于 2024-12-8 21:03
法线贴图PS3这个世代才有的，第一个应该是Xbox 360上的战争机器1

doom 3就有法线了啊

demetry

dragonzet 发表于 2024-12-8 20:35
我都忘了以前说什么了。我是索粉啊以前是现在也是，只不过我不追画面。

侠盗中队的凹凸好像记得室 ...

可以从技术上探讨3ds和ps2的dq8，一直有一种感觉，就是3ds的dq8更像是毛坯的ps2版dq8，但是很难描述

bonedaugon

侠盗中队3的环境映射凹凸贴图才比较像该有的效果，特别是墙壁效果是最好的，其他差一些；侠盗中队2的按dolphin的描述应该也是环境映射凹凸贴图，只是效果我觉得很差
个人是比较懒的，以前发侠盗中队3那张图其实是很早以前测试dolphin模拟器的抗锯齿效果留存下来的（应该是4.0时期的），并不是特意为辩论凹凸贴图时的截图，打算测ps2杀手血钱也是10年前左右的打算，dq系列暂时还没排到玩的时候，看看有什么合适的契机吧
法线贴图最早看到是crytek为nv的dx7显卡发了一个恐龙的视频，恐龙的皮肤是法线贴图，后面又为nv的dx8显卡做了一个恐龙岛的试玩demo，孤岛惊魂1应该就是继承了恐龙岛
视差贴图是dx10时代的事了，这种浪费算力的研究说3A做我还信点，L5虽然讲究画面但不觉得会是乱折腾的，会不会是2d广告板（跟着镜头转）或那个时代“贴图毛发效果”（旺达巨象、火狐大冒险、 ff水晶编年史那种毛发）的特殊用法

dragonzet

等我装好DQ8我来拍拍，正好又想玩一遍，到时候编辑这个帖子

我印象里那个东西是椭圆的，完全没有棱角，不太像毛发

gtacj

04年的doom3把凹凸贴图 法线贴图和实时光影发挥到极致了，同年hl2把水面反射发挥到极致。20年过去实际上画面技术根本性进化很少，即使现在的光追。

bonedaugon

这20年画面技术有还是有一些重要变革的
延迟渲染解放了光源数量（2d时**始的向前渲染——延迟渲染），pbr着色有了更真实的（物体质感）光照渲染（平面着色——高洛德着色——pong着色——pbr着色）
光追也是一个重要变革，只不过被奸商黄过早搬出来坑钱而已，哪怕是今天也根本就没到能用的时候
如果满分是10分，现在的路径追踪顶多给3分，等光线弹射次数足够可以给6分（现在这种大白天窗户全开的房间内还会黑咕隆咚的效果就是一坨），在此基础上所有发光的物体都是光源而不是部分是贴图的时候才能给10分；非路径追踪的光追就是0.1分，20系显卡塞光追其实就是屎硬要消费者吃（现在用旗舰20系卡跑跑路径追踪看，都不说最低端的20系卡了）

teenclx

完全不记得dq8