В компьютерной графике карта высот или поле высот представляет собой растровое изображение, используемое главным образом в качестве дискретной глобальной сетки при вторичном моделировании высот . Каждый пиксель хранит значения, такие как данные о высоте поверхности , для отображения в компьютерной 3D-графике . Карту высот можно использовать при отображении рельефа для расчета того, где эти 3D-данные будут создавать тень в материале, при отображении смещения для смещения фактического геометрического положения точек на текстурированной поверхности или для ландшафта, где карта высот преобразуется в 3D-сетку.
Карта высот содержит один канал , интерпретируемый как расстояние смещения или «высоты» от «пола» поверхности и иногда визуализируемый как яркость изображения в оттенках серого , где черный представляет минимальную высоту, а белый представляет максимальную высоту. При рендеринге карты дизайнер может указать величину смещения для каждой единицы канала высоты, соответствующую «контрастности» изображения. Карты высот могут храниться сами по себе в существующих форматах изображений в оттенках серого со специализированными метаданными или без них или в специализированных форматах файлов , таких как документы Daylon Leveller, GenesisIV и Terragen .
Можно также использовать отдельные цветовые каналы для увеличения детализации. Например, стандартное 8-битное изображение RGB может отображать только 256 значений серого и, следовательно, только 256 значений высоты. Используя цвета, можно сохранить большее количество высот (для 24-битного изображения можно представить 256 3 = 16 777 216 высот (256 4 = 4 294 967 296, если также используется альфа-канал)). Этот метод особенно полезен, когда высота незначительно варьируется на большой площади. При использовании только значений серого, поскольку высоты должны быть сопоставлены только с 256 значениями, визуализируемый ландшафт выглядит плоским со «ступенями» в определенных местах.
Карты высот обычно используются в географических информационных системах , где они называются цифровыми моделями высот .
Карты высот можно создавать вручную с помощью классической программы рисования или специального редактора ландшафта. Эти редакторы визуализируют местность в 3D и позволяют пользователю изменять поверхность. Обычно существуют инструменты для поднятия, опускания, сглаживания или эрозии ландшафта. Другой способ создать ландшафт — использовать алгоритм генерации ландшафта. Это может быть, например, двумерная функция симплексного шума [1] или агрегирование, ограниченное диффузией . [2] Другой метод — восстановить карты высот на основе реальных данных, например, с использованием радара с синтезированной апертурой . [3]
Карты высот широко используются в программном обеспечении для рендеринга местности и современных видеоиграх . Карты высот — идеальный способ хранения цифровых высот местности; по сравнению с обычной полигональной сеткой, они требуют существенно меньше памяти для заданного уровня детализации. Большинство современных программ компьютерного 3D-моделирования способны использовать данные из карт высот в форме карт рельефа , нормалей или смещений для быстрого и точного создания сложного рельефа и других поверхностей.
В самых ранних играх, использующих программный рендеринг, элементы часто представляли собой высоту столбцов вокселей, визуализируемых с помощью raycasting . В большинстве новых игр элементы представляют координаты высоты многоугольников в сетке .
Хотя термины «карта высот» и «поле высот» часто неотличимы друг от друга, в этих терминах все же существует небольшая разница. Карта высот происходит от математического термина «карта», а поле высот происходит от математического термина «векторное поле». Карта высот является более правильным описанием, поскольку большинство полей высот не являются (векторными) полями в математических терминах, а всегда являются картой (в математических терминах, а также в визуальном представлении).