Normal Map
Eine Normal Map ist eine Textur, die Informationen zur Oberflächenrichtung speichert, um detaillierte Geometrie zu simulieren, ohne Polygone hinzuzufügen.
Was ist eine Normal Map?
Eine Normal Map ist eine Art Textur in der 3D-Grafik, die Daten zur Oberflächenorientierung (Normalen) in den RGB-Kanälen eines Bildes speichert. Die Farbe jedes Pixels stellt einen Richtungsvektor dar, wodurch die Rendering-Engine feine Oberflächendetails wie Kratzer, Dellen oder Stoffgewebe simulieren kann, ohne die Polygonanzahl eines Meshes zu erhöhen. Sie ist eine der Kern-Maps eines PBR-Materials.
Wie Normal Maps funktionieren
In einem Standard-3D-Modell werden Oberflächennormalen pro Vertex oder pro Fläche berechnet. Eine Normal Map überschreibt diese Normalen während des Renderings auf Pixelebene:
- Roter Kanal (X) → Links-/Rechts-Richtung
- Grüner Kanal (Y) → Auf-/Ab-Richtung
- Blauer Kanal (Z) → Ein-/Aus-Richtung (zum Betrachter hin)
Der Renderer nutzt diese Normale pro Pixel, um die Beleuchtung zu berechnen und so die Illusion geometrischer Detailtreue auf einer flachen Oberfläche zu erzeugen.
Arten von Normal Maps
Tangent-Space-Normal-Maps
Die häufigste Art. Normalen werden relativ zum lokalen (Tangenten-)Koordinatenframe der Oberfläche gespeichert. Sie vertragen sich verformende Geometrie (Charaktere, Stoff); generische, kachelbare Detail-Maps lassen sich frei über Meshes hinweg wiederverwenden, während eine aus einem High-Poly-Sculpt gebackene Map spezifisch für das Mesh bleibt, für das sie gebacken wurde.
Object-Space-Normal-Maps
Normalen werden im eigenen lokalen (Objekt-)Koordinatenraum des Modells gespeichert. Sie erzeugen für statische Objekte etwas bessere Qualität, sind aber an dieses bestimmte Mesh und seine Geometrie gebunden und können daher nicht auf verschiedenen Meshes wiederverwendet werden.
Wann man Normal Maps verwendet
- Spiel-Assets: Detail zu Low-Poly-Modellen ohne Leistungskosten hinzufügen
- Echtzeit-Anwendungen: VR, AR, Web-3D-Viewer
- High-Poly-Detail backen: Sculpt-Details auf ein Low-Poly-Spiel-Mesh übertragen
- 3D-Druck-Vorschauen: Oberflächentextur vor dem Druck visualisieren
Normal Maps vs Bump Maps
| Merkmal | Normal Map | Bump Map |
|---|---|---|
| Gespeicherte Daten | XYZ-Richtungsvektoren | Graustufen-Höhenwerte |
| Detailqualität | Höher (gerichtet) | Niedriger (nur Höhe) |
| Silhouetteneffekt | Nein | Nein |
| Leistung | Etwas teurer | Günstiger |
Normal Maps erstellen
Normal Maps können erzeugt werden durch:
- Backen von einem High-Poly-Sculpt auf ein Low-Poly-Mesh (Substance, xNormal, Blender), oft gepaart mit Retopologie, um das Low-Poly-Ziel zu bauen
- Konvertieren aus einer Height-/Bump-Map (filterbasiert)
- KI-Erzeugung: Werkzeuge wie Sloyds KI-Texturierung können automatisch PBR-fertige Normal Maps für 3D-Modelle erzeugen
Für den breiteren Satz an Maps, den ein Material verwendet, siehe unseren Einsteigerleitfaden zu 3D-Texturen.
Normal Maps in Sloyd
Wenn du ein 3D-Modell in Sloyd erzeugst oder texturierst, werden Normal Maps automatisch als Teil der PBR-Material-Pipeline erstellt. Exportiere dein Modell im GLB- oder FBX-Format, und die Normal Map ist enthalten, bereit zur Nutzung in Unity, Unreal Engine, Blender oder jeder Spiel-Engine.