Teksturowanie (ang. texture mapping)

Transkrypt

1 Teksturowanie (ang. texture mapping) Radosław Mantiuk Wydział Informatyki Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny

2 Tekstura Funkcja modyfikująca wygląd powierzchni. Ta funkcja może być reprezentowana przez bitmapę.

3 Przykłady: nie tylko modifikacja koloru

4 Potok teksturowania 1. Mapowanie tekstury (ang. texture mapping) - obliczenie współrzędnych parametrycznych (u,v) dla każdego wierzchołka modelu. 2. Filtrowanie tekstury - obliczenie współrzednych teksela tekstury w rastrze (s,t) (funkcja korespondera, powiększanie lub pomniejszanie bitmapy). 3. Nakładanie tekstury - modyfikacja koloru pikseli na etapie rasteryzacji. Pictures courtasy of MIT, Lecture Notes 6.837

5 Mapowanie tekstur Obliczenie współrzędnych parametrycznych (u,v), odpowiadających danemu wierzchołkowi modelu. Współrzędne (u,v) wyraża się jako liczby zmiennoprzecinkowe znormalizowane do przedziału <0,1>. v (u3,v3) (u1,v1) (u2,v2) u

6 Mapowanie tekstur tekstura model

7 Mapowanie tekstur Liniowe Cylindryczne Sferyczne

8 Teksturowanie: mapowanie sferyczne Obliczenie współrzędnych tekstury (u,v) dla puntu na powierzchni kuli (d x,d y,d z ) dla kuli o promieniu jednostkowym. u = 0.5+ arctan2(d z, d x ) 2π v = 0.5+ arcsin(d y) π

9 Funkcje korespondera Funkcje korespondera - powiekszanie tekstury do wymaganego rozmiaru poprzez powielanie.

10 Współrzędne tekstury Obliczenie położenia teksela tekstury odpowiadająceg danemu wierchołkowi Zamiania współrzędnych (u,v) -> (s,t) Filtrowanie tekstur - ma na celu dostosowanie wielkości tekstury do wielkości obszaru, na który tekstura będzie nakładana powiększenie i pomniejszenie W idelanym przypadku tekstura powinna mieć cztery razy więcej tekseli (ang. texels) od liczby pikseli znajdującej się w obszarze obrazu (bufora ramki), na który tekstura jest mapowana.

11 Filtrowanie tekstur: Metoda najbliższego sąsiada Przykład pomniejszenia tekstury. (u,v)

12 Filtrowanie tekstur: filtracja dwuliniowa filtrowanie dwuliniowe (ang. bilinear filtering) uśrednianie wartości piksela (u,v)

13 OpenGL: Nakładanie tekstury

14 OpenGL: Teksturowanie glbegin(gl_quads); glnormal3f( 0, 0, -1.0f ); gltexcoord2f( 1.0f, 1.0f ); glvertex3f( -0.5f, +0.5f, -0.5f ); gltexcoord2f( 0.0f, 1.0f ); glvertex3f( +0.5f, +0.5f, -0.5f ); gltexcoord2f( 0.0f, 0.0f ); glvertex3f( +0.5f, -0.5f, -0.5f ); gltexcoord2f( 1.0f, 0.0f ); glvertex3f( -0.5f, -0.5f, -0.5f ); glend(); Współrzędne interpolowane na etapie rasteryzacji.

15 OpenGL: Teksturowanie GLuint tex; glgentextures( 1, &tex); glbindtexture( GL_TEXTURE_2D, tex); gltexparameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT ); gltexparameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT ); gltexparameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR ); gltexparameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR ); // Black/white checkerboard float pixels[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f }; glteximage2d(gl_texture_2d, 0, GL_RGB, 2, 2, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, pixels); void glteximage2d(glenum target, GLint level, GLint internalformat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLenum format, GLenum type, const GLvoid * data);

16 OpenGL: Typy tekstur GL_TEXTURE_1D: Images in this texture all are 1-dimensional. They have width, but no height or depth. GL_TEXTURE_2D: Images in this texture all are 2-dimensional. They have width and height, but no depth. GL_TEXTURE_3D: Images in this texture all are 3-dimensional. They have width, height, and depth. GL_TEXTURE_RECTANGLE: The image in this texture (only one image. No mipmapping) is 2- dimensional. Texture coordinates used for these textures are not normalized. GL_TEXTURE_BUFFER: The image in this texture (only one image. No mipmapping) is 1-dimensional. The storage for this data comes from a Buffer Object. (u,v) GL_TEXTURE_CUBE_MAP: There are exactly 6 distinct sets of 2D images, all of the same size. They act as 6 faces of a cube. GL_TEXTURE_1D_ARRAY: Images in this texture all are 1-dimensional. However, it contains multiple sets of 1-dimensional images, all within one texture. The array length is part of the texture's size. GL_TEXTURE_2D_ARRAY: Images in this texture all are 2-dimensional. However, it contains multiple sets of 2-dimensional images, all within one texture. The array length is part of the texture's size. GL_TEXTURE_CUBE_MAP_ARRAY: Images in this texture are all cube maps. It contains multiple sets of cube maps, all within one texture. The array length * 6 (number of cube faces) is part of the texture size. GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE: The image in this texture (only one image. No mipmapping) is 2- dimensional. Each pixel in these images contains multiple samples instead of just one value. GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE_ARRAY: Combines 2D array and 2D multisample types. No mipmapping.

17 Filtrowanie tekstur - MIP Mapping MIP Mapping (multium in parvo - wiele w jednym) - sposób przechowywania i szybkiego dostępu do tekstur o różnym rozmiarze. (u,v) automatyczne generowanie i obsługa mipmap przez OpenGL

18 Filtrowanie anizotropowe Jeżeli proporcje tekstury nie pasują do proporcji obszaru pikseli, na które tekstura ma zostać nałożona. (u,v)

19 Filtrowanie perspektywiczne Interpolacja współrzędnych tekstur w trójkącie uwzględniająca trójwymiarowe położenie wierzchołków. (u,v) Uwzględnienie głębokości (a konkretniej jej odwrotnoś ci) podczas interpolowania współrzędnej tekstury.

20 Mapowanie środowiska Ang. Environment Mapping (EM) - wykorzystanie testury do aproksymacji powierzchni odbijających. Pictures courtasy of MIT, Lecture Notes 6.837

21 Mapowanie środowiska

22 Mapowanie nierówności (ang. bump mapping) Bump mapping - wykorzystanie tekstury do modyfikacji wektora normalnego. (u,v) Pictures courtasy of MIT, Lecture Notes 6.837

23 Mapowanie przesunięć (ang. displacement mapping) Displacement mapping - tekstura służy do modyfikacji geometrii obiektu. (u,v)

24 Testury proceduralne Wykorzystanie funkcji matematycznych do obliczania wartości tekseli. (u,v) tekstury trójwymiarowe symulacje zjawisk fizycznych (np. przepływ wody) istnieje problem aliasingu i zachowania ciągłości

25 Cache'owanie tekstur Przesyłanie tekstur do pamięci GPU zajmuje dużo czasu. Dostęp do danych tektury jest również czasochłonne. Szybki dostęp do potrzebnej w danym momencie tektury: tektury powinny być możliwie najmniejsze, wielokąty pogrupowane zgodnie z przynależnością do tektury, oddalone wielokąty teksturowane są za pomocą (u,v) mniejszych obrazów, kompresja tekstur (S3TC, ETC)

26 Atlasy tekstur