خريطة الارتفاعات

في مجال رسومات الحاسوب ، تُعدّ خريطة الارتفاع أو حقل الارتفاع صورة نقطية تُستخدم بشكل أساسي كشبكة عالمية منفصلة في نمذجة الارتفاعات الثانوية . يخزن كل بكسل قيمًا، مثل بيانات ارتفاع السطح ، لعرضها في رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد . يمكن استخدام خريطة الارتفاع في رسم خرائط النتوءات لحساب أماكن ظهور الظلال في المادة، وفي رسم خرائط الإزاحة لتغيير الموضع الهندسي الفعلي للنقاط على السطح المزخرف، أو في التضاريس حيث تُحوّل خريطة الارتفاع إلى شبكة ثلاثية الأبعاد.

تحتوي خريطة الارتفاع على قناة واحدة تُفسَّر على أنها مسافة إزاحة أو "ارتفاع" من "أرضية" سطح ما، وتُصوَّر أحيانًا على شكل إضاءة صورة رمادية ، حيث يُمثِّل اللون الأسود أدنى ارتفاع، بينما يُمثِّل اللون الأبيض أقصى ارتفاع. عند عرض الخريطة، يُمكن للمصمم تحديد مقدار الإزاحة لكل وحدة من قناة الارتفاع، وهو ما يُقابل "تباين" الصورة. يُمكن تخزين خرائط الارتفاع بشكل مستقل في تنسيقات الصور الرمادية الموجودة، مع أو بدون بيانات وصفية مُخصصة ، أو في تنسيقات ملفات مُخصصة مثل ملفات Daylon Leveller و GenesisIV و Terragen .

يمكن أيضًا استغلال قنوات الألوان الفردية لزيادة التفاصيل. على سبيل المثال، لا تستطيع صورة RGB القياسية ذات 8 بت عرض سوى 256 قيمة للرمادي، وبالتالي 256 ارتفاعًا فقط. باستخدام الألوان، يمكن تخزين عدد أكبر من الارتفاعات (بالنسبة لصورة 24 بت، يمكن تمثيل 16,777,216 ارتفاعًا بـ 256 × ³ (أو 4,294,967,296 ارتفاعًا بـ 256 ^{× 4} إذا تم استخدام قناة ألفا أيضًا)). تُعد هذه التقنية مفيدة بشكل خاص عندما يختلف الارتفاع اختلافًا طفيفًا على مساحة واسعة. باستخدام قيم الرمادي فقط، ولأن الارتفاعات يجب أن تُقابل بـ 256 قيمة فقط، يظهر سطح الأرض المُصوَّر مسطحًا، مع وجود "درجات" في بعض الأماكن.

تُستخدم خرائط الارتفاع بشكل شائع في نظم المعلومات الجغرافية ، حيث تُسمى نماذج الارتفاع الرقمية .

يمكن إنشاء خرائط الارتفاع يدويًا باستخدام برنامج رسم تقليدي أو محرر تضاريس متخصص. تُتيح هذه المحررات تصور التضاريس ثلاثية الأبعاد، كما تُمكّن المستخدم من تعديل سطحها. عادةً ما تتضمن أدوات لرفع التضاريس أو خفضها أو تنعيمها أو تجريفها. وثمة طريقة أخرى لإنشاء التضاريس، وهي استخدام خوارزمية لتوليد التضاريس. فعلى سبيل المثال، يمكن استخدام دالة ضوضاء سيمبلكس ثنائية الأبعاد ^{[ 1 ]} أو التجميع المحدود بالانتشار ^{[ 2 ]} . كما توجد طريقة أخرى تتمثل في إعادة بناء خرائط الارتفاع من بيانات العالم الحقيقي، باستخدام رادار الفتحة التركيبية على سبيل المثال ^{[ 3 ]} .

تُستخدم خرائط الارتفاعات على نطاق واسع في برامج عرض التضاريس وألعاب الفيديو الحديثة . تُعدّ خرائط الارتفاعات طريقة مثالية لتخزين بيانات ارتفاعات التضاريس الرقمية؛ فمقارنةً بالشبكة المضلعة العادية، تتطلب ذاكرة أقل بكثير لمستوى معين من التفاصيل. تستطيع معظم برامج النمذجة الحاسوبية ثلاثية الأبعاد الحديثة استخدام بيانات خرائط الارتفاعات على شكل خرائط نتوءات أو خرائط عادية أو خرائط إزاحة لإنشاء تضاريس معقدة وأسطح أخرى بسرعة ودقة.

في الألعاب الأولى التي استخدمت تقنية العرض البرمجي، كانت العناصر تمثل في الغالب ارتفاعات أعمدة من وحدات البكسل ثلاثية الأبعاد (فوكسل) المعروضة بتقنية إسقاط الأشعة . أما في معظم الألعاب الأحدث، فتمثل العناصر إحداثيات ارتفاع المضلعات في الشبكة .

• الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد
• نموذج الارتفاع الرقمي
• مسافة الرسم
• التصوير بالمدى
• تناثر الملمس

• POV-Ray  : التوثيق  : 2.4.1.5 حقل الارتفاع
• :3DGrayscale - فهم خرائط الارتفاع ثلاثية الأبعاد