Carte de hauteur

En infographie , une carte de hauteur ou un champ de hauteur est une image raster utilisée principalement comme grille globale discrète dans la modélisation d'élévation secondaire . Chaque pixel stocke des valeurs, telles que des données d'élévation de surface , pour l'affichage dans des graphiques informatiques 3D . Une carte de hauteur peut être utilisée dans le mapping de relief pour calculer où ces données 3D créeraient une ombre dans un matériau, dans le mapping de déplacement pour déplacer la position géométrique réelle des points sur la surface texturée, ou pour le terrain où la carte de hauteur est convertie en un maillage 3D.

Une carte de hauteur contient un canal interprété comme une distance de déplacement ou « hauteur » par rapport au « sol » d'une surface et parfois visualisé comme la luminance d'une image en niveaux de gris , le noir représentant la hauteur minimale et le blanc représentant la hauteur maximale. Lorsque la carte est rendue, le concepteur peut spécifier la quantité de déplacement pour chaque unité du canal de hauteur, ce qui correspond au « contraste » de l'image. Les cartes de hauteur peuvent être stockées seules dans des formats d'image en niveaux de gris existants, avec ou sans métadonnées spécialisées , ou dans des formats de fichiers spécialisés tels que les documents Daylon Leveller, GenesisIV et Terragen .

On peut également exploiter l'utilisation de canaux de couleur individuels pour augmenter le niveau de détail. Par exemple, une image RVB standard de 8 bits ne peut afficher que 256 valeurs de gris et donc seulement 256 hauteurs. En utilisant des couleurs, un plus grand nombre de hauteurs peut être stocké (pour une image de 24 bits, 256 ³ = 16 777 216 hauteurs peuvent être représentées (256 ⁴ = 4 294 967 296 si le canal alpha est également utilisé)). Cette technique est particulièrement utile lorsque la hauteur varie légèrement sur une grande surface. En utilisant uniquement des valeurs de gris, étant donné que les hauteurs doivent être mappées sur seulement 256 valeurs, le terrain rendu apparaît plat, avec des « marches » à certains endroits.

Les cartes de relief sont couramment utilisées dans les systèmes d'information géographique , où elles sont appelées modèles numériques d'élévation .

Les cartes de relief peuvent être créées à la main avec un programme de dessin classique ou un éditeur de terrain spécial. Ces éditeurs visualisent le terrain en 3D et permettent à l'utilisateur de modifier la surface. Il existe normalement des outils pour élever, abaisser, lisser ou éroder le terrain. Une autre façon de créer un terrain est d'utiliser un algorithme de génération de terrain. Il peut s'agir par exemple d'une fonction de bruit simplex 2D ou d' une agrégation limitée par diffusion . Une autre méthode consiste à reconstruire des cartes de relief à partir de données du monde réel, par exemple en utilisant un radar à synthèse d'ouverture .

Les cartes de relief sont largement utilisées dans les logiciels de rendu de terrain et les jeux vidéo modernes . Les cartes de relief sont un moyen idéal de stocker les élévations numériques du terrain ; par rapport à un maillage polygonal régulier, elles nécessitent beaucoup moins de mémoire pour un niveau de détail donné. La plupart des programmes de modélisation informatique 3D modernes sont capables d'utiliser les données des cartes de relief sous la forme de cartes de relief , de normales ou de déplacement pour créer rapidement et précisément des terrains complexes et d'autres surfaces.

Dans les premiers jeux utilisant le rendu logiciel, les éléments représentaient souvent les hauteurs des colonnes de voxels rendues avec le lancer de rayons . Dans la plupart des jeux plus récents, les éléments représentent la coordonnée de hauteur des polygones dans un maillage .

• Terragen – moteur de rendu de terrain
• Picogen – outil de rendu de terrain et de création de cartes de hauteur
• Materialise – Outil gratuit de création de rendu PBR ( Physically Based Rendering )

Bien que les termes heightmap et heightfield soient souvent indiscernables, il existe néanmoins une petite différence entre les deux termes. Heightmap vient du terme mathématique « carte » et heightfield vient du terme mathématique « champ vectoriel ». Heightmap est la description la plus correcte car la plupart des heightfields ne sont pas un champ (vectoriel) en termes mathématiques mais ils sont toujours une carte (en termes mathématiques ainsi que dans la représentation visuelle).