Text úrovanie

1. Textúrovanie Csütörtöky, Čicmanský, Fridrichová, Kiss, Kučerová 4.10.2008

2. Obsah prezentácie • Úvod • Textúry • Rozdelenie textúr • Opakovanie textúr • Mapping • UV mapping • Techniky mapingu • Bump Mapping (Pôvodný, Emboss, Enviroment, Normal) • Virtual Displacement Mapping • Light Mapping • Multitexturing • Mipmapping • Wrapping

3. Úvod • už od počiatkov počítačovej grafiky sa pokúšame zlepšiť realistickosť syntetizovaných obrazov • hľadáme lepšie spôsoby ako vystihnúť vzhľad zobrazovaných povrchov bez toho, aby sme menili ich geometriu • proces • tónovanie • textúrovanie

4. Textúra • tento pojem pochádza z textilného priemyslu a pôvodne znamenal rozmiestnenie nití v osnove tkaniny • súbor opticko-fyzikálnych vlastností povrchu telesa • predpis, ktorý definuje vlastnosti určitého materiálu v grafike, a ktorý opisuje jeho správanie pri interakcii s lúčmi svetla • pozostáva z textúrnych primitív (textúrnych prvkov), ktoré sa nazývajú texely • texel je skratka od "texture element"

5. Rozdelenie textúr(1) Podľa určenia vlastnosti povrchu • farba povrchu(color texture) • odraz svetla(enviroment texture) • zmena normálového vektora (bump texture) • lesk (reflectance textures) • priehľadnosť (transparency texture) • tiene, posunutie povrchu a miešanie koeficientov (displacement texture)

6. Color texture (1)

7. Color texture (2)

8. Reflectance texture

9. Transparency texture

10. Displacement texture

11. Rozdelenie textúr (2) Nazáklade počtu rozmerov • jednorozmerné • opakujúce sa pozdĺžne vzory, pomocné textúry pri výpočtoch • dvojrozmerné • mapovanie na povrch telesa • trojrozmerné • definujú hodnotu textúry v priestore • štvorrozmerné • animácia 3-rozmerných textúr

12. Rozdelenie textúr (3) Podľa spôsobu ich získania • digitalizované textúry • procedurálne textúry • výhody • extrémne dátovo kompaktné • nemajú fixné rozlíšenie • nepokrývajú fixnú oblasť • parametrizované • nevýhody • obtiažnosť • odhadnuteľnosť • rýchlosť • aliasing

13. Opakovanie textúr (1) • štandardný rozsah textúrovacích súradníc: [0,1]D • cyklické opakovanie (repeat, wrap, tile) • zrkadlové opakovanie(mirror, flip) • Každá druhá dlaždica sa zrkadlovo prevráti • Môže viesť k lepšej (atomickej) spojitosti textúry • najbližší texel (clamp, clamp to edge) • Odolnosť k numerickým chybám na okraji textúry • explicitný okraj (border, clamp to border) • Zadaný explicitne alebo jedným riadkom/stĺpcom textúry

14. Opakovanie textúr (2) repeat mirror

15. Opakovanie textúr (3) clamp border

16. Mapping (1) • priradenie konkrétneho bodu 2D textúry na povrch 3D objektu • Funkcia dvojrozmernej textúry, reprezentovanej tabuľkou, resp. obrázkovým súborom • T : DT → HT ,DTC R2 zodpovedá tomu, čo je na textúre. • inak povedané dvojrozmerným súradniciam^2 na vstupe priraďuje farbu (alebo inú vlastnosť) na výstupe • mapovacia funkcia M : DM → DT ,DMC R3 určuje spôsob mapovania (nalepovania) textúry na objekt • funkciu M volíme podľa telesa, na ktoré ideme textúru mapovať.

17. Mapping (2) schéma mapovania textúrfotografia predstavuje v našom prípade dvojrozmernú textúru, v ktorej máme zadefinované dvojrozmerné súradnice

18. Mapping (3) • pre priestorové súradnice (x,y,z) sa pomocou funkcie M vyráta textúrova súradnica (u,v) • funkcia T potom k textúrovej súradnici priradí farbu (prípadne inú vlastnosť v závislosti na textúre)

19. UV mapping (1) • proces nanášania obrázkovej teda 2D textúry na objekt pomocou UV editora, tak pripravíme model na otextúrovanie • UV preto, lebo textúra je 2D a každý bod na nej sa dá reprezentovať dvoma vektormi u a v.

20. UV mapping (2)

21. Techniky mappingu • bump mapping – modulácia normály • viacprechodové spracovanie, multitexturing • enviroment mapping – okolité svetlo • virtual displacement mapping • mip-mapping a neizotropické filtrovanieň • gloss mapping (lesklá odrazivosť, moduluje odlesk) • light mapping (dark mapping) – osvetlenie • shadow mapping – predom spočítaný tieň

22. Bump Mapping • rad techník a algoritmov umožňujúcich pomocov 2D textúr simulovať zakrivenie povrchu • v offline, aj v realtime 3D aplikáciách • bez zvýšenia počtu polygónov simuluje náročnejší povrch • technika vhodná pre vytváranie povrchov ľahko nerovných telies( golfová loptička, pomaranč)

23. Pôvodný Bump Mapping (1) • Phongovo a Gouraudovo tieňovanie • Jim Blinn v roku 1978 • čienobiela výšková mapa

24. Pôvodný Bump Mapping (2)

25. Emboss Bump Mapping (1) • najmenej efektívny Bump Mapping • posunutie, odčítanie, aplikovanie • hodí sa prevažne na rovné plochy

26. Emboss Bump Mapping (2)

27. Environment Bump Mapping (1) • veľmi efektívna metóda • tri textúry: • klasická textúra • bump mapa • environment mapa • Environment Bump Mapping je realizovaná vždy v dvoch prechodoch

28. Environment Bump Mapping (2)

29. Normal Bump Mapping (1) • dnes najrozšírenejším typom Bump Mappingu • pracuje čisto na per-pixel úrovni • umožňuje obrovskú škálu efektov • využíva už 24-bitovou textúru

30. Normal Bump Mapping (2)

31. Virtual Displacement Mapping (1) • nepravý, tzv. virtuálny Displacement mapping • známy tiež ako offset mapping alebo parallax mapping.

32. Virtual Displacement Mapping (2) • ide o pokročilú techniku Bump Mappingu • svojím spôsobom síce rieši rovnaký problém, ale pomocou kompletne odlišnej metódy • skutočná geometria objektu je stále nedotknutá • spôsobuje paralaxné posuny, ktoré pri pohybe kamery nad textúrou vytvárajú dojem väčšej plastičnosti než pri použití obyčajného normálového mapovania • problém = pri pozorovaní z väčších uhlov sa efekt VDM stráca a vrhané tiene sú tiež nezmenené.

33. Virtual Displacement Mapping (3)

34. Light mapping • mapovanie svetelných textúr • nazývané taktiež aj texture baking • metóda vzorkovania objektov pred renderovaním a ukladania výsledkov pre budúce použitie • textúry, ktoré voláme light maps, sú zvyčajne používané v počítačových hrách a v interaktívnych vizualizačných aplikáciách. • v Mental Ray je veľmi flexibilný a môže byť upravený na light map shader • light map rendrovanie zapisuje výsledok do štandardných textúrových súborov, ktoré sú aplikovateľné v Mental Ray a v ostatných grafických programoch ale sú obzvlášť užitočné pre hardware rendering

35. Multitexturing • mapovanie, ktoré použiva viac ako jednu textúru v čase na polygóne. • príklady multitexturingu1. untextured sphere • 2. texture and bump maps • 3. texture map only • 4. opacity and texture maps

36. Mipmapping • MIP = Multum In Parvo (mnoho v malom) • nižšia verzia rozlíšenia textúrovej mapy. Mnoho mipmáp môže vytvárať z originálnej textúry mapu • mipmapy sú používané na textúrovanie objektu, ktorý nepotrebuje originálne textúrové mapy, obyčajne objekt je ďaleko od kamery, a preto je potrebných menej detailov • proces, ktorý sa používa na vytváranie mipmáp je podobný k filtrovaniu, v ktorom sú pixely blendované spolu, čím získame nižšie rozlíšenie. • dnes sa používa na antialiasing textúr

37. Wrapping • v počítačovej grafike je wrapping proces ohraničenia pozície v oblasti • wrapping používaný v 3D počítačovej grafike na opakovanie textúry cez polygón, vylučujúci potrebu veľkých textúr alebo mnohonásobných polygónov

38. Jednotlivé metódy wrappovania • Cube • Cylinder • Sphere • LSCM • Bounds • Standard • From Window

39. Zhrnutie • touto prezentáciou sme vám chceli ozrejmiť základné termíny z oblasti textúrovania • dúfame, že ste sa niečo naučili a že sa tešíte na ukážky v programe 3D Studio Max a na objasnenie Solid Texture Synthesis from 2D exemplars