基本原理
浮雕映射的核心思想是使用一个高度图（Height Map）来模拟表面的凹凸不平。高度图是一个二维灰度图像，其中每个像素的灰度值表示相应位置的表面高度。通过对高度图进行处理，可以改变光线的入射和反射方向，从而模拟出表面细节的阴影效果，使视觉上看起来像是具有实际的物理凹凸。
工作流程
浮雕映射的工作流程通常包括以下几个步骤：
- 计算视线与表面的交点： 根据观察者的视角和表面的法线方向，计算视线与表面的交点。
- 采样高度图： 在交点处采样高度图，获取该点的高度值。
- 计算表面法线： 根据高度图的梯度信息，计算表面在该点的法线方向。
- 光照计算： 使用计算得到的法线方向和光照信息，计算该点的光照颜色。
- 渲染： 将计算得到的光照颜色渲染到屏幕上。
优点与局限性
浮雕映射的优点在于，它能够以相对较低的计算成本，实现高质量的表面细节渲染效果。它不需要增加几何模型的面数，因此可以保持渲染的性能。此外，浮雕映射还能够模拟各种复杂的表面细节，如砖墙、石块、金属凹凸等。 然而，浮雕映射也存在一定的局限性。例如，当观察角度发生变化时，可能会出现视差失真，即在某些角度下，表面细节看起来不太真实。此外，浮雕映射也无法模拟出真实的表面几何形状，如阴影遮挡。
变种技术
为了克服浮雕映射的局限性，研究人员发展了多种变种技术，如视差映射（Parallax Mapping）和视差遮蔽映射（Parallax Occlusion Mapping）。这些技术通过改进高度图的采样方式，或引入额外的计算步骤，来提高渲染效果，减少视差失真。这些技术在游戏开发和三维建模中得到了广泛应用。
结论
浮雕映射是一种重要的计算机图形学技术，它通过模拟表面高度信息，实现了逼真的表面细节渲染效果。虽然存在一定的局限性，但其低成本和高质量的特性，使其在各种应用场景中都具有重要价值。随着技术的不断发展，浮雕映射及其变种技术将继续在计算机图形学领域发挥重要作用。