Wprowadzenie do grafiki
komputerowej

Wprowadzenie do grafiki
komputerowej

Wykład 7

Wykład 7

Tekstury

Tekstury

Spis treści:

Spis treści:

1. Mapa tekstury, tekstura

1. Mapa tekstury, tekstura

2. Podstawowe typy tekstur

2. Podstawowe typy tekstur

-

-

Odwzorowanie tekstury (ang. texture

mapping)
- Odwzorowanie zakłócające (ang. bump
mapping)
- Tekstury objętościowe (ang. solid
texture)
- Hipertekstury (ang. hypertexture)

3. Tekstury specjalne

3. Tekstury specjalne

Mapa tekstury (ang. texture map)

- obraz

wykorzystywany do zmiany cech obiektu
graficznego, podlegający zmianom
perspektywicznym.

1. Mapa tekstury,

tekstura

1. Mapa tekstury,

tekstura

Tekstura (ang. texture)

- modulacja

barwy, jasności i innych właściwości
powierzchni, stosowana do
powierzchni obiektów graficznych w
taki sposób aby wzory pojawiały się
jako związane z powierzchnią przy
zmianach punktu obserwacji i
perspektywy.

Na teksturę składa się zbiór danych
opisujących cechy obiektu (np. mapa
tekstury, mapa nierówności, wzór
matematyczny) i metoda
odwzorowania tych danych na obiekt.

2. Podstawowe typy

tekstur

2. Podstawowe typy

tekstur



Odwzorowanie tekstury (

Odwzorowanie tekstury (

ang. texture

ang. texture

mapping

mapping

)

)



Odwzorowanie zakłócające (

Odwzorowanie zakłócające (

ang. bump

ang. bump

mapping

mapping

)

)



Tekstury objętościowe (

Tekstury objętościowe (

ang. solid texture

ang. solid texture

)

)



Hipertekstury (

Hipertekstury (

ang. hypertexture

ang. hypertexture

)

)

Odwzorowanie tekstury (ang. texture mapping)

Rzutowanie obrazu (mapy tekstury) z
przestrzeni w której jest zdefiniowany,
na płaską lub
krzywoliniową powierzchnię.

Mapa tekstury

Odwzorowanie mapy tekstury
na:
płaszczyznę (a), kulę (b)

a)

a)

b)

b)

Interpolacja między czterema
sąsiednimi tekselami:

kolor_piksela

= w

k

C

k

dla

k =

1,2,3,4.

C

k

-

kolor teksela,

w

k

-

waga

Obraz: (a) bez filtracji, (b) po filtracji
dwuliniowej

i i+1

i i+1

j

j

j+1

j+1

Filtrowanie tekstury:

Filtrowanie tekstury:

Interpolacja dwuliniowa (

Interpolacja dwuliniowa (

ang. bilininear filtering

ang. bilininear filtering

)

)

Mapa tekstury obiekt daleki
obiekt bliski

Mipmapping

Mipmapping

Bez mipmappingu (a), z mipmappingiem (b)

Ciąg map dla mipmappingu
Mipmapa

R

G

B

Mipmapa: sposób
uporządkowania pamięci dla
trójkolorowej piramidy
(zbioru) map RGB o rozmiarze
2

n

2

n

.

Składowe RGB piksela
K obliczane są przez
interpolację
dwuliniową tekseli 1-
4.

Składowe RGB piksela
L obliczane są przez
interpolację
dwuliniową tekseli 5-
8.

Kolor piksela P liczony
jest przez interpolację
liniową między K i L.

Interpolacja trzyliniowa (

Interpolacja trzyliniowa (

ang.

ang.

trilinear

trilinear

filtering)

filtering)

Odwzorowanie

Odwzorowanie

zakłócające

zakłócające

(

(

ang.

ang.

bump mapping

bump mapping

)

)

Odwzorowanie tekstury, w którym występuje zakłócanie
kierunków normalnych do powierzchni obiektu, więc
po uwzględnieniu oświetlenia i cieniowania powierzchni
nie wygląda ona na gładką, podczas gdy w istocie jest
geometrycznie gładka.

Mapy nierówności (a,b) i odwzorowanie mapy (a) na ściany

prostopadłościanów. Stopień szarości w mapie nierówności

odpowiada wartości „przesunięcia” punktu obiektu powyżej lub

poniżej powierzchni.

a)
b)

[3DStudioM

[3DStudioM

ax]

ax]

u

v

x
e

ye

ekra
n

Mapa tekstury
jest
mapą
nierówności

N=UV

U

V

s

t

Można również wpisywać liczbowe
wartości przesunięć do mapy
nierówności.

Za pomocą teksela h(P)
odpowiadającego punktowi P
można przesunąć punkt P trochę
powyżej lub poniżej powierzchni
płata, wzdłuż normalnej N.

[FOLE95
]

P P

P

N
N

'

( )

 



h

Nierówności w postaci wgnieceń,
zmarszczeń, falistości uzyskuje się przez
generowanie zwichrowanych normalnych
za pomocą funkcji matematycznych
wykorzystujących generatory szumu.

N' N

w

w

w

  









A

B

C

n

i

n

i

i

i

0

1

2

sin(

)



A - głebokość pomarszczeń, B, n - liczba fałd, C - przemieszcza
fałdy

n=1, A=0.3, B=3 n=50, A=1, B=10 n=100, A=5,
B=500 C=1

Przykład:
powierzchnia falista

Tekstury objętościowe (

Tekstury objętościowe (

ang. solid

ang. solid

texture

texture

)

)

Funkcja

tekstury

zdefiniowana

w

Funkcja

tekstury

zdefiniowana

w

przestrzeni trójwymiarowej, tak żeby

przestrzeni trójwymiarowej, tak żeby

teksturowane obiekty wyglądały jak

teksturowane obiekty wyglądały jak

wycięte

z

materiału

mającego

wycięte

z

materiału

mającego

wewnętrzny wzór, np. marmur (a) lub

wewnętrzny wzór, np. marmur (a) lub

drewno (b).

drewno (b).

a)

a)

b)

b)

[FOLE95]

Wzorzec tekstury bryłowej jest trójwymiarowym
zbiorem barw. Można go porównać do bloku
marmuru, z którego rzeźbiarz wykrawa posąg.
Każdy punkt (x,y,z) bloku ma inną barwę.

Utworzenie i manipulowanie dużą tablicą pikseli
jest niewygodne, więc do wygenerowania barwy
punktu stosuje się:
- trójwymiarowe funkcje matematyczne
wykorzystujące generatory szumu (a, c),
- funkcje o stałej wartości wzdłuż określonych linii
w objętości (tekstury rzutowane) (b).

[FOLE95]

c)

c)

Hipertekstury

Hipertekstury (ang. hypertexture)

Hipertekstura zmienia kształt

Hipertekstura zmienia kształt

powierzchni obiektu w wyniku modulacji

powierzchni obiektu w wyniku modulacji

gęstości materii wewnątrz obiektu:

gęstości materii wewnątrz obiektu:

0 - brak materii,

0 - brak materii,

1 - obszar całkowicie

1 - obszar całkowicie

nieprzezroczysty.

nieprzezroczysty.

gęstość

gęstość

=

=

[FOLE95]

3. Tekstury specjalne

3. Tekstury specjalne

1. Mapa przezroczystości

1. Mapa przezroczystości

2. Duszki

2. Duszki

3. Mapowanie środowiska

3. Mapowanie środowiska

a

a

)

)

b)

b)

a

a

)

)

b)

b)

a) mapa przezroczystości (kolor czarny jest
przezroczysty)
b) efekt jej mapowania na obiekt (prostokąt)

1. Mapa

1. Mapa

przezroczystości

przezroczystości

Tekstura utworzona z mapy przezroczystości
automatycznie ustawia się prostopadle do
punktu widzenia pozorując trójwymiarowość
nieprzezroczystych obiektów mapy.

Punkt widzenia

Mapa
przezroczystoś
ci

2. Duszki (ang. sprites,

billboards, decals)

2. Duszki (ang. sprites,

billboards, decals)

Kąty używane są do wybrania klatki

z odpowiednim ujęciem.

Przełączanie tekstur

Przełączanie tekstur

Postać w ruchu obserwowana z dwóch różnych
kierunków.

Przełączanie tekstur (4 klatki) w czasie ruchu

360

-90

90

0

Q

Zakładamy, że obiekt odbija w kierunku
obserwatora V:

• światło padające bezpośrednio ze źródła (z
kierunku L),

• światło odbite od innej powierzchni sceny i
padające na obiekt z kierunku R.
Obiekt otaczamy sferą na którą mapowany jest
obraz środowiska, z prawa odbicia obliczamy
kierunek R. Punktowi przecięcia Q promienia
odbitego ze sferą odpowiada punkt na mapie
tekstury.

Q

P

R

V

N

x

y

z

L

3. Mapowanie

środowiska

3. Mapowanie

środowiska