Base-高度图与视差映射

法线贴图让光照看起来凹凸，视差映射让纹理随着视角产生位移，真实位移则直接改变表面几何。三者可能共用高度来源，却修改了不同的数据。

视差映射的价值是在不增加几何细节的情况下改善表面的深度感。代价是采样和近似误差；它并不会自动改变模型轮廓、碰撞或所有阴影。

1. 高度是一份数据，不是一种唯一算法

高度图以标量描述相对高度。如何解释黑白端、零高度位置与单位尺度，需要资产和 Shader 约定。把高度用于顶点偏移，是位移映射；把它用于 UV 偏移，是视差近似；对高度求梯度，又可以生成法线。

因此“高度图就是位移贴图”“视差会移动顶点”都不够准确。决定效果的是消费数据的算法。

2. 为什么要把视线变到切线空间

切线空间里，表面的 T、B 轴对应 UV 方向，N 轴表示离开表面。设 V 是从表面指向相机的归一化切线空间向量，它的 V.xy/V.z 表示沿高度方向移动一单位时，在表面方向产生多少偏移。

下面只示意一种约定：高度值作为向参考面下方延伸的深度，UV 与 T、B 同向，V.z>0：

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float2 OffsetUV(float2 uv, float3 viewTS, float depth, float scale)
{
    float z = max(viewTS.z, 0.05);
    return uv - (viewTS.xy / z) * (depth * scale);
}

改变高度的定义、视线方向或切线方向，符号也可能改变。不能只复制一个加号或减号，再依靠翻转贴图猜结果。

3. 一次采样为何不够

最简单的方法在原 UV 采高度，然后偏移一次。但真正击中的位置，其高度来自偏移后的坐标；一次采样并没有求解这个隐式关系。

陡峭表面或大高度尺度下，就会出现拉伸、漂浮和错误遮挡。限制偏移可以减轻掠射角爆炸，但这是稳定化措施，并不是准确求交。

原笔记配图：视线与高度近似决定纹理坐标偏移；一次高度采样只是局部近似。

4. POM：沿视线寻找交点

Parallax Occlusion Mapping（视差遮蔽映射，POM）在高度层里逐步前进，同时比较视线深度与高度场深度。当两者发生穿越，再在前后两个样本之间细化交点。

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参考平面入口 → 分层步进 → 高度差换符号 → 插值/二分细化 → 最终 UV

层数越多通常越容易捕捉细节，也越耗纹理采样。根据角度分配步数能改善成本，但循环分歧和缓存访问仍需要在目标 GPU 上观察。

5. 材质通道必须跟着同一个交点走

确定最终 UV 后，Base Color、法线、粗糙度等应按相同的表面位置采样，否则砖缝颜色偏移了，法线却还留在原处。高度属于数据，通常不应启用 sRGB 解码。

若图集不能重复平铺，还要处理 UV 越界，避免跨到另一块材质。模型接缝、切线不连续与镜像 UV 也会暴露视差方向不一致的问题。

6. 视差不能代替几何

普通 UV 视差不会修改三角形轮廓，也不自动修改深度缓冲。POM 可以额外输出深度或沿光线追踪自阴影，但这会增加成本与管线约束，并不等同于拥有真实微几何。

近景砖墙、浮雕和地面裂缝常能受益；薄片边缘、明显侧轮廓和需要准确交互的表面，则更适合真实几何或位移。远处应降低或关闭视差，避免为不可见的细节付出多次采样。

原笔记配图：原笔记收录的砖墙凹凸效果。静态画面中的深度感，不意味着几何轮廓真的发生变化。

总结

视差的核心是用高度与视线确定更合理的采样位置。先统一切线空间、深度定义与 UV 方向，再决定一次偏移是否足够；需要遮蔽时使用求交方法，需要轮廓时仍然要考虑几何。

参考资料

• NVIDIA：基于高度的顶点位移示例

• Unity：Parallax Mapping