Bez textúr by nám vo filmoch behali len polygonálne modely Bez textúr by bol Quake len grafika s holými stenami

Textúry

Motivácia Bez textúr by nám vo filmoch behali len polygonálne modely Bez textúr by bol Quake len grafika s holými stenami

Niektoré zdroje Prednášky: Seidel 02: www.mpi-sb.mpg.de/units/ag4/teaching/uebung/ Knihy: Tomas Akenine-Moeller, Eric Haines: Realtime Rendering, 2nd edition, AK Peters 2002 D.S. Ebert et al: Texturing and Modeling, 1994, 1998 Web: www.opengl.org www.gamedev.net www.nvidia.com

História textúr Catmull/Williams 74: základné myšlienky Blinn a Newell 76: reflection maps Blinn 78: bump mapping Williams 78: shadow maps Smith 80, Heckbert 83: texturing polygons Williams 83: mipmaps Miller/Hoffman 84: illumination/reflectance maps Perlin/Peachey 85: 3D textúry Green 86: environment maps Reeves 87: improved shadow maps

Definície pojmov Rôzne zdroje používajú rôzne definície Textúrny priestor (texture space/domain) Mapovanie textúr: textúrny priestor priestor objektu Shader Vstup: (x,y,z), (u,v) súradnice objektu, textúry Výstup: farba,...

Textúry Príklady dimenzie textúr textúra je diskrétny zoskenovaný (vytvorený) obraz dimenzia je určená podľa toho čo určuje Podľa dimenzie priestoru v doméne : 1D Parameter úsečky, výška, teplota,... 2D Súradnice bodu plochy (u, v), smer (θ, φ),... 3D Bod v priestore (x, y, z), smer v priestore,... 4D Dvojrovinová reprezentácia svetelného poľa Podľa dimenzie priestoru v obraze: 1D hodnota odrazu (kd), intenzita/jas 2D Intenzita a priesvitnosť 3D Farba bodu (r, g, b), normála, vektor odrazu 4D Farba a priesvitnosť bodu (r, g, b, α)

Premietanie textúr 2D textúra 3D objekt (najviac riešené) 3D textúra 3D objekt iné

Zobrazovanie 2D textúr na 3D objekty (u,v) parametrizácia textúrneho priestoru Zobrazenie (projekcia) vs. inverzné zobrazenie

Sférická projekcia príklad x(, ) = sin sin 0 /2 y(, ) = cos z(, ) = cos sin /4 /2 u=0, v=0 =0, = /2 u=1, v=0 = /2, = /2 u=0, v=1 =0, = /4 u=1, v=1 = /2, = /4 y =arctan ( ) x =arccos ( u= z x2 + y2 + y /2 ) v=2 2 /4

Dvojfázová projekcia (zobrazenie) Projekcia = S mapovanie, O mapovanie (u,v) Texture space S (xi,yi) Intermediate space Jednoduché projekcie: O Planárna projekcia Kubická projekcia Sférická projekcia Cylindrická projekcia (xo,yo,zo) Object space

Cylindrická projekcia S mapovanie θ θ A z z A s= t= θ B θ A z B z A

Cylindrická projekcia O mapovanie Niekoľko spôsobov: najbežnejšie je kolmé premietanie

Čo všetko dokážu textúry?

Taxonómia textúr 2D textúry modulujú povrch objektu Heckbert 86: Čo môžu modulovať? Farbu (color textures) Normálu (bump maps) Lesklosť (reflectance textures ) Priehľadnosť (transparency textures) Geometriu (displacement textures)

Farebné textúry príklad 1

Farebné textúry príklad 2

Hrboľaté textúry príklad

Textúry lesklosti príklad kovový lesk

Textúry priehľadnosti príklad

Displacement textures príklad

Kombinované textúry príklad camouflage

3D textúry príklad solid cubes

Mipmapping MIP = Multum In Parvo (mnoho v malom) 1983: urýchľovanie zobrazovania textúr Pyramída s (u,v,d) adresáciou Dnes: používaná na antialiasing textúr

Environment Mapping Ako textúru vezmime okolité prostredie Ako získať takúto textúru? Blinn & Newell 76: latitude/longitude method

Cubic Environment Mapping Gene 1986 Okolité prostredie sa zobrazuje na 6 stien kocky Najviac používaná (napr. nvidia Geforce 256)

Sphere Environment Mapping Okolie je zobrazené na guľu

Paraboloid Environment Mapping 1 x 1 + 2 b 1 z 2 Zadná: 1 y 1 v= + 2 b 1 z 2 u= 1 2b Predná: 1 v= 2b u= x 1 + 1+ z 2 y 1 + 1+ z 2

Hrboľaté textúry Bump Mapping = Modulácia normály Techniky: Emboss bump mapping Dot product bump mapping (DirectX) Diffuse and specular bump mapping (nvidia Geforce 256)

Ako získať textúru? Použiť predpripravené dáta Upraviť predpripravené dáta Vytvoriť textúru procedurálne

Procedurálne textúry

Softvér Nástroje pre tvorbu textúr DartkTree: www.darksim.com Texture Maker: www.texturemaker.com Shader Pluginy/Skripty pre renderovací softvér 3D Studio truespace custom shaders Shading Languages pre softvér: Renderman Shading Language (BMRT) pre hardvér: 3D API languages (DirectX / OpenGL)

Metódy tvorby textúr Každá rastrová (2D, 3D, 4D) procedurálna modelovacia technika Explicitné funkcie Fraktály Šumy, turbulencie Reakčná difúzia

Tvorba textúry pomocou Voronoiových buniek 1. Náhodne vygenerovať n bodov 2. Vizualizovať vzdialenosť k najbližšiemu susedovi Výsledok = Voronoiov šum

Modifikácie metódy najbližšieho suseda Zovšeobecnenie: i-ty najbližší sused tretí najbližší sused

Súčet vzdialeností 1. najbližší plus 2. najbližší sused

Rozdiel vzdialeností 2. najbližší mínus 1. najbližší sused

Kombinácia najbližšieho a najvzdialenejšieho 3. najbližší plus 3. najvzdialenejší

3D Textúry: Hypertextúry Perlin 1989 3D funkcia hustoty d(x) <0,1) Fuzzy objekty oblaky Srsť, vlasy, plyn, oheň, dym Komplexné objekty tkaniny minerály Použitie šumu

Hypertextúry

Perlinová hypertextúra

Fuzzy hypertextúry

Hypertextúry dymu

Hypertextúry ohňa

Hypertextúry srsti, vlasov

Hypertextúry tkaniny

Niektoré zdroje Knihy: Tomas Akenine-Moeller, Eric Haines: Realtime Rendering, 2nd edition, AK Peters 2002 D.S. Ebert et al: Texturing and Modeling, 1994, 1998 Web: www.opengl.org www.gamedev.net www.nvidia.com Prednášky: Seidel 02: www.mpi-sb.mpg.de/units/ag4/teaching/uebung/