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Bumpmapping ist ein Überbegriff für alle möglichen Techniken die dazu dienen Oberflächenstrukturen zu simulieren die rein geometrisch nicht wirklich vorhanden sind. Normalmapping ist einfach nur eine Art von Bumpmapping. Warum macht man sowas? Ganz einfach: Um Polygone zu sparen. Natürlich könnte man auch ein extreme highpoly Modell wo jede noch so kleine Falte ausmodelliert ist verwenden. Das Problem ist nur dass ein solches Modell dann aus mehreren Millionen Dreiecken besteht und selbst dabei normalerweise erst nur ein kleiner Teiler einer noch sehr viel komplexeren Szene ist. Wenn man annähernd interaktive Frameraten schaffen will ist sowas einfach nicht machbar (allerdings macht man heutzutage üblicherweise ein solches Highpoly model und leitet für den Realtime Einsatz aus diesem dann eine lowpoly Version mit zugehöriger Normalmap ab). Darum behilft man sich mit Bumpmapping wo das Modell aus sehr viel weniger Polygonen besteht und man eben z.B. über Beleuchtungseffekte (wie beim Normalmapping) versucht zusätzliches Oberflächendetail darzustellen. Und diese Berechnungen muss man natürlich immer wieder aufs Neue machen da der Effekt erst was bringt wenn er dynamisch ist. Die feine Oberflächenstruktur wirkt eben erst dann echt wenn man sieht wie das Licht mit den Bumps interagiert sobald sich Objekt, Lichtquelle und Kamera relativ zueinander bewegen. Würde man das statisch machen könnte man gleich alles in eine einfache Textur baken, hätte am Ende also nichts anderes als rudimentäres Lightmapping...

Ich verstehe nicht ganz, die Normalmap wird natürlich vorberechnet!?

Unter Lightmapping versteht man einfach das Vorberechnen der Beleuchtung einer Szene in Texturen (Lightmaps). Für statische (und sehr beschränkt auch dynamische) Beleuchtung mehr oder weniger ein Standardverfahren.

EDIT: Oh, meinst du die Transformation der Normalen aus dem Tangentspace in den Object- bzw. Worldspace!? Denn, das tut man natürlich auch, darum unterscheidet man zwischen Tangent- und Object- bzw. Worldspace Normalmaps. Die "vorberechneten" Varianten (wo die Normalen direkt im Object- bzw. Worldspace in der Normalmap gespeichert sind) haben eben nur auch ihre Einschränkungen. Z.B. ist es gängige Praxis Teile einer Textur auf einem Model mehrfach zu verwenden (z.B. um Symmetrien auszunutzen etc.). Mit einer Objectspace Normalmap ist sowas nicht möglich was unter Umständen signifikant größere Texturen und damit mehr Speicherverbrauch bedeutet. Auch wird es schwierig eine solche Normalmap z.B. auf ein animiertes Model zu legen da sich die Geometrie und damit die Richtung der Polygonnormalen dort dynamisch ändern kann. Tangentspace Normalmapping ist darum der gängigere Weg aber es gibt natürlich die auch anderen Varianten.

Wie oben beschrieben braucht der Shader die Normalen je nach Art des Normalmapping doch, wie soll er deiner Meinung nach an die Normalen kommen ohne dass du sie ihm übergibst!?

Zitat von »Siegmund«

Man übergibt denen die Color- und die Normaltextur und der Shader berechnet dann die fehlenden Normalen.

Nicht ganz. Der Shader nimmt die Normale aus der Normalmap und verrechnet die mit der Normale der Oberfläche des aktuellen Pixels zu einer neuen Normale, welche mehr Details simulieren soll. Es "fehlt" da überhaupt keine Normale. Die Map muss nur in den richtigen Space transformiert werden, sprich in die richtige Lage "gedreht" werden.