Mapa de altura: Explorando la representación del terreno a través de la visión por computadora

Por Fouad Sabry

Qué es un mapa de altura

En gráficos por computadora, un mapa de altura o un campo de altura es una imagen rasterizada que se utiliza principalmente como cuadrícula global discreta en el modelado de elevación secundaria. Cada píxel almacena valores, como datos de elevación de la superficie, para mostrarlos en gráficos por computadora en 3D. Se puede utilizar un mapa de altura en el mapeo de relieve para calcular dónde estos datos 3D crearían sombra en un material, en el mapeo de desplazamiento para desplazar la posición geométrica real de los puntos sobre la superficie texturizada o para terrenos donde el mapa de altura se convierte en una malla 3D.

Cómo te beneficiarás

(I) Insights y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Mapa de altura

Capítulo 2: Modelo de elevación digital

Capítulo 3: Mapeo de texturas

Capítulo 4: Nube de puntos

Capítulo 5: Mapeo de relieve

Capítulo 6: Voxel

Capítulo 7: Mapeo normal

Capítulo 8: Transmisión de rayos

Capítulo 9: Terragen

Capítulo 10: Mapeo de desplazamiento

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre el mapa de altura.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de mapa de altura en muchos campos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o la información básica para cualquier tipo de mapa de altura.

 

 

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 5 may 2024

Vista previa del libro

Capítulo 1: Mapa de alturas

Un mapa de alturas o campo de altura es una imagen ráster que se utiliza principalmente como cuadrícula global discreta en el modelado de elevación secundaria en gráficos por ordenador. En los gráficos de computadora 3D, cada píxel contiene valores, como datos de elevación de superficie, para su visualización. Un mapa de altura se puede utilizar en el mapeo de relieve para determinar dónde los datos 3D proyectarían sombras en un material, en el mapeo de desplazamiento para mover la posición geométrica real de los puntos sobre una superficie texturizada o en el terreno donde el mapa de altura se transforma en una malla 3D.

Un mapa de altura tiene un canal que se lee como una distancia de desplazamiento o altura desde el suelo de una superficie y, a veces, se muestra como luminancia de una imagen en escala de grises, que representa la altura mínima en negro y la altura máxima en blanco.

Una vez renderizado el mapa, cada unidad del canal de altura puede tener su desplazamiento especificado por el diseñador, que corresponde al contraste de la imagen.

Los mapas de altura se pueden registrar en formatos de imagen en escala de grises existentes por sí solos, independientemente de los metadatos especializados, o en ciertos formatos de archivo, incluidos los documentos Daylon Leveller, GenesisIV y Terrage.

Además, se puede utilizar el uso de distintos canales de color para mejorar los detalles.

Por ejemplo, una imagen RGB normal de 8 bits solo puede mostrar 256 valores de escala de grises y 256 alturas.

Al utilizar tonos, se pueden guardar más valores de altura (para una imagen de 24 bits), se pueden representar 2563 = 16.777.216 alturas (2564 = 4.294.967.296 si también se utiliza el canal alfa)).

Este método es particularmente beneficioso en áreas amplias con variaciones de altura modestas.

Solo usando valores de escala de grises, Debido a que las alturas deben asignarse a un máximo de 256 valores, la representación geográfica parece plana, con escalones en ubicaciones específicas.

En los sistemas de información geográfica, los mapas de altura suelen denominarse modelos digitales de elevación.

Los mapas de altura se pueden hacer manualmente utilizando una aplicación de pintura estándar o un editor de terreno. Estos editores renderizan el terreno en tres dimensiones y permiten al usuario cambiar la superficie. Por lo general, existen herramientas para elevar, bajar, suavizar y erosionar el paisaje. También se puede generar un terreno mediante un algoritmo de generación de terreno. Algunos ejemplos son una función de ruido símplex 2D

Los mapas de altura se utilizan ampliamente en el software de renderizado del terreno y en los videojuegos contemporáneos. Los mapas de altura son el método óptimo para almacenar elevaciones digitales del terreno ya que, en comparación con una malla poligonal normal, requieren significativamente menos memoria para un nivel determinado de información. La mayoría de las aplicaciones contemporáneas de modelado por ordenador en 3D son capaces de utilizar datos de mapas de altura en forma de mapas de protuberancias, normales o de desplazamiento para generar terrenos complejos y otras superficies de forma rápida y precisa.

En los primeros juegos que utilizaban el renderizado de software, los elementos representaban con frecuencia las alturas de las columnas de vóxeles generados con la proyección de rayos. En la gran mayoría de los videojuegos modernos, los elementos indican la coordenada de altura de los polígonos en una malla.

El renderizador de terreno Terragen

Picogen es una aplicación de renderizador de terreno y generación de mapas de altura.

Herramienta gratuita de creación de PBR (Physically Based Rendering).

Aunque las frases heightmap y heightfield son a veces intercambiables, hay una ligera distinción entre ellas. Heightmap se deriva del término matemático map, mientras que heightfield se deriva de campo vectorial. Mapa de altura es la frase más precisa porque, matemáticamente hablando, la mayoría de los campos de altura no son campos (vectoriales), sino mapas (tanto en términos matemáticos como en la representación visual).

{Fin del capítulo 1}

Capítulo 2: Modelo digital de elevación

Un modelo digital de elevación (DEM) o modelo digital de superficie (DSM) es una representación gráfica por computadora en 3D de los datos de elevación que se utiliza para representar el terreno o los objetos superpuestos, generalmente de un planeta, una luna o un asteroide. El término DEM global se refiere a una cuadrícula discreta global. Los DEM se emplean con frecuencia en los sistemas de información geográfica (SIG) y sirven como la base más popular para los mapas de relieve generados digitalmente. Un modelo digital del terreno (MDT) captura la superficie del suelo explícitamente, mientras que el DEM y el DSM pueden representar las copas de los árboles o los tejados de los edificios.

Un DSM puede ser útil para aplicaciones de modelado de paisajes, modelado de ciudades y visualización, pero un DTM suele ser necesario para el modelado de inundaciones o drenajes, la investigación del uso de la tierra y la ciencia planetaria.

En la literatura científica, no existe un uso consistente de las palabras modelo digital de elevación (DEM), modelo digital del terreno (DTM) y modelo digital de superficie (DSM). La mayoría de las veces, el término modelo digital de superficie se refiere a la superficie de la tierra y a todos los objetos que hay en ella. A diferencia de un modelo digital de superficie (DSM), un modelo digital del terreno (DTM) representa la superficie del suelo sin ningún tipo de