Mappa dell'altezza: Esplorare la rappresentazione del terreno attraverso la visione artificiale

Di Fouad Sabry

Mappa dell'altezza 

Nella computer grafica, una mappa di altezza o un campo di altezza è un'immagine raster utilizzata principalmente come griglia globale discreta nella modellazione di elevazione secondaria. Ogni pixel memorizza valori, come i dati di elevazione della superficie, per la visualizzazione nella grafica computerizzata 3D. Una mappa di altezza può essere utilizzata nella mappatura di rilievi per calcolare dove questi dati 3D creerebbero ombra in un materiale, nella mappatura di spostamento per spostare la posizione geometrica effettiva dei punti sulla superficie strutturata o per il terreno in cui la mappa di altezza viene convertita in una mesh 3D.

Come trarrai beneficio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Mappa dell'altezza

Capitolo 2: Modello digitale del prospetto

Capitolo 3: Mappatura delle texture

Capitolo 4: Nuvola di punti

Capitolo 5: Mappatura dei bump

Capitolo 6: Voxel

Capitolo 7: Mappatura normale

Capitolo 8: Colata del raggio

Capitolo 9: Terragen

Capitolo 10: Mappatura dello spostamento

(II) Rispondere alle principali domande del pubblico su Heightmap.

(III) Esempi del mondo reale per l'utilizzo di HeightMap in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che desiderano andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di Heightmap.

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 5 mag 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Heightmap

Una heightmap o heightfield è un'immagine raster utilizzata principalmente come griglia globale discreta nella modellazione secondaria dell'elevazione nella computer grafica. Nella grafica computerizzata 3D, ogni pixel contiene valori, ad esempio i dati di elevazione della superficie, per la visualizzazione. Una mappa di altezza può essere utilizzata nella mappatura di rilievo per determinare dove i dati 3D proietterebbero ombre in un materiale, nella mappatura di spostamento per spostare la posizione geometrica effettiva dei punti su una superficie strutturata o in un terreno in cui la mappa di altezza viene trasformata in una mesh 3D.

Una mappa di altezza ha un canale che viene letto come una distanza di spostamento o altezza dal pavimento di una superficie e a volte viene visualizzata come luminanza di un'immagine in scala di grigi, che rappresenta l'altezza minima in nero e l'altezza massima in bianco.

Una volta che la mappa è stata renderizzata, ogni unità del canale di altezza può avere il suo spostamento specificato dal progettista, che corrisponde al contrasto dell'immagine.

Le mappe di altezza possono essere registrate in formati di immagine in scala di grigi esistenti da sole, indipendentemente dai metadati specializzati, o in alcuni formati di file tra cui Daylon Leveller, GenesisIV e Terragen.

Inoltre, l'uso di canali di colore distinti può essere utilizzato per migliorare i dettagli.

Ad esempio, una normale immagine RGB a 8 bit può visualizzare solo 256 valori in scala di grigi e 256 altezze.

Utilizzando le tonalità, è possibile salvare più valori di altezza (per un'immagine a 24 bit), 2563 = 16.777.216 altezze (2564 = 4.294.967.296 se viene utilizzato anche il canale alfa)).

Questo metodo è particolarmente vantaggioso su vaste aree con modeste variazioni di altezza.

Utilizzando solo valori in scala di grigi, poiché le altezze devono essere mappate a un massimo di 256 valori, la rappresentazione geografica appare piatta, con gradini in posizioni specifiche.

Nei sistemi informativi geografici, le mappe di altezza sono in genere indicate come modelli digitali di elevazione.

Le mappe di altezza possono essere create manualmente utilizzando un'applicazione di disegno standard o un editor di terreni. Questi editor renderizzano il terreno in tre dimensioni e consentono all'utente di modificare la superficie. In genere, ci sono strumenti per elevare, abbassare, levigare ed erodere il paesaggio. Un terreno può anche essere generato utilizzando un algoritmo di generazione del terreno. Gli esempi includono una funzione di disturbo simplesso 2D

Le mappe di altezza sono ampiamente utilizzate nei software di rendering del terreno e nei videogiochi contemporanei. Le mappe di altezza sono il metodo ottimale per memorizzare le quote altimetriche digitali del terreno poiché, rispetto a una normale mesh poligonale, richiedono una quantità di memoria significativamente inferiore per un determinato livello di informazioni. La maggior parte delle applicazioni di modellazione computerizzata 3D contemporanee sono in grado di utilizzare i dati delle mappe di altezza sotto forma di mappe di rilievo, normali o di spostamento per generare terreni complessi e altre superfici in modo rapido e preciso.

Nei primi giochi che utilizzavano il rendering software, gli elementi rappresentavano spesso l'altezza di colonne di voxel generate con il ray casting. Nella stragrande maggioranza dei videogiochi moderni, gli elementi indicano la coordinata dell'altezza dei poligoni in una mesh.

Il renderizzatore del terreno Terragen

Picogen è un'applicazione per la generazione di terrain renderer e heightmap.

Strumento gratuito per la creazione di PBR (Physically Based Rendering).

Sebbene le frasi heightmap e heightfield siano a volte intercambiabili, c'è una leggera distinzione tra loro. Heightmap deriva dal termine matematico map, mentre heightfield deriva da vector field. Heightmap è la frase più accurata perché, matematicamente parlando, la maggior parte dei campi di altezza non sono campi (vettoriali), ma piuttosto mappe (in termini matematici e nella rappresentazione visiva).

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Capitolo 2: Modello digitale di elevazione

Un modello digitale di elevazione (DEM) o modello digitale di superficie (DSM) è una rappresentazione 3D in computer grafica dei dati di elevazione utilizzata per rappresentare il terreno o gli oggetti sovrastanti, in genere di un pianeta, di una luna o di un asteroide. Il termine DEM globale si riferisce a una griglia discreta globale. I DEM sono spesso impiegati nei sistemi informativi geografici (GIS) e fungono da base più popolare per le mappe in rilievo generate digitalmente. Un modello digitale del terreno (DTM) cattura la superficie del terreno in modo esplicito, mentre DEM e DSM possono rappresentare le chiome degli alberi o i tetti degli edifici.

Un DSM può essere utile per la modellazione del paesaggio, la modellazione della città e le applicazioni di visualizzazione, ma un DTM è in genere necessario per la modellazione delle inondazioni o del drenaggio, la ricerca sull'uso del suolo e la scienza planetaria.

Nella letteratura scientifica, non esiste un uso coerente delle parole modello digitale di elevazione (DEM), modello digitale del terreno (DTM) e modello digitale di superficie (DSM). Nella maggior parte dei casi, il termine modello digitale di superficie si riferisce alla superficie terrestre e a tutti gli oggetti su di essa. A differenza di un modello digitale di superficie (DSM), un modello digitale del terreno