Normaalmapping

Normaalmapping is een techniek uit de computergraphics waarmee fijn oppervlaktestructuur realistisch kan worden weergegeven zonder extra geometrie. Door per pixel een normaalvector in een normaalmap vast te leggen, kan het oppervlak onder belichting gedetailleerder lijken dan de werkelijke mesh. In het shading-proces wordt deze normaalvector gebruikt om de richting van het licht op het oppervlak te berekenen, waardoor schaduwen en highlights appara­teren alsof het oppervlak meer geometry heeft.

Een normaalmap encodeert in RGB een driedimensionale normaalvector. Doorgaans gaat het om een tangent-space normal map, waarbij de normaalvector in het lokale vlak van het oppervlak is uitgelijnd met de tangent- en bitangentrichtingen (mede via een TBN-matrice: tangent, bitangent, normal). De vector uit de map wordt getransformeerd naar wereld- of cameravo space en gecombineerd met de geometrische normal om de uiteindelijke normaal te bepalen.

Normal maps worden vaak gemaakt door een high-poly model te bakken op een low-poly model, zodat fijne details worden overgedragen naar de map. Ze kunnen ook handmatig worden geschilderd in 3D-applicaties. Het grootste voordeel is een aanzienlijk betere visuele detailgraad zonder toename van het aantal polygonen, wat vooral in games en realtime rendering waardevol is.

Beperkingen zijn onder meer de noodzaak van goede UV-ontwerpen, mogelijke visuele naadwerkingen bij randen en schaduwlijnen, en afhankelijkheid van de resolutie van de map. Correcte kleur- en gamma-instellingen (lineaire kleurruimte bij shading) zijn essentieel om de normals nauwkeurig te interpreteren. Normal mapping is daarmee een standaardtechniek voor realistische belichting zonder zware geometrie.