Texturing - Tessiture Daniele Marini

Texture mapping 2D, 3D o 4D La texture è una qualsiasi immagine L’operazione di mapping trasferisce l’immagine sulla superficie

Pipe-line di texturing Usa una funzione di proiezione MAPPING Usa una funzione di corrispondenza Calcola posizione nello spazio mondo (x,y,z) Es: proiezione ortografica (proiettare una slide) (u,v) in (0,1) Da (0,1) a es. (256x256), trova valore in array R,G,B Applica funzione di trasformazione dei valori Modifica valore di illuminazione Applica modello illuminazione con terna R,G,B Es. moltiplica R,G,B per 1.1 Perché valori troppo scuri

Gli elementi dell’array di texture sono i texels La configurazione di texture 2D è definita sul piano s,t - coordinate di texture normalizzate in [0,1] o in coord. di array, T(s,t) è la texture Gli elementi dell’array di texture sono i texels La texture map associa a ogni punto dell’oggetto un unico punto su T Ogni punto dell’oggetto viene trasferito al display con le operazioni di rendering

I valori di T sono espressi in (R,G,B) La terna viene usata per modificare la terna (r,g,b) del punto dell’oggetto come calcolata dal modello di illuminazione durante la fase di shading Il mapping: se la superficie è parametrica un punto è: La funzione di mapping puo’ essere lineare (proiezione ortografica):

La funzione è invertibile se ae ≠ bd La conversione alle coordinate schermo: Questo approccio non tiene conto della curvatura, va bene per mappare su un piano

Funzioni di corrispondenza Altre funzioni di corrispondenza possono essere: Wrap, repeat, tile: l’immagine viene ripetuta come una piastrella Mirror: l’immagine viene ripetuta riflettendola verticalmente o orizzontalmente Clamp: i valori esterni a (0,1) sono forzati agli estremi, il bordo dell’immagine si prolunga su tutta la superficie Border: i valori esterni a (0,1) sono resi con un colore proprio, va bene per decalcomanie

Funzioni di modifica Replace: rimpiazza i valori R,G,B della texture agli r,g,b del modello di illuminazione - chiamato anche glow texture Modulate: moltiplica r,g,b per R,G,B

Image texture Mappare una immagine es. 256 x 256 su una superficie piana; se la superficie proiettata supera o è inferiore alla risoluzione dell’immagine: Magnification Minification

Magnification Nasce aliasing, si supera con interpolazione Nearest neighbor: produce pixellizzazione, va bene per piccoli ingrandimenti (max fattore 2) Interpolazione bilineare: smoothing Altri filtri per ingrandimenti elevati (ricampionamento)

Minification Molti texel posson cadere sullo stesso pixel Ancora nearest neighbor, sceglie il texel più vicino al pixel, aliasing forte! Ancora interpolazione bilineare: sceglie il texel medio per il pixel Meglio ricampionamento dell’immagine

MipMapping Mip: “multi in parvo” L’immagine di texture originale viene affiancata da molte versioni via via più piccole Livello 0 originale Livello 1 sottocampionato a un quarto (subtexture), si usa filtro gaussiano Si prosegue fino alla risoluzioe del pixel Attenzione al gamma!per avere birghtness costante

MipMapping Per scegliere quale texture usare si usa un parametro d per cercare di avere pixel:texel in rapporto 1:1 o 2:1 (frequenza di Nyquist) Se un pixel ingloba più texel si scende di livello d individua il livello, la terna (u,v,d) individua il texel, il campione si determina con interpolazione trilineare

Ripmapping Si sottocampiona anche linearmente lungo u e v Permette di evitare effetti di sfocatura ai bordi

Per la curvatura si segue un approccio a due passi: Mappare su una sfera o un cilindro o un cubo - S mapping Mappare la struttura ottenuta sull’oggetto finale - O mapping Secondo passo:

Poiché il rendering procede pixel per pixel, siamo più interessati a conoscere il valore di texture di un singolo pixel, quindi l’approccio più adatto procede in modo inverso, si deve calcolare la preimmagine Aliasing!

Texture mapping in OgL

Il texturing è fatto durante la rasterizzazione della primitiva mappa punti 3D in locazioni (pixel) sul display Ciascun frammento generato viene testato per la visibilità (z-buffer) e se visibile viene calcolato lo shading Durante l’interpolazione di shading si calcola il valore di texture usando ancora interpolazione tra vertici estremi

Dichiarazione della texture Glubyte my_texels [512][512] /* dichiara una immagine di texture glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,components,512,512, 0,format,type, my_texels); /*specifica che l’immagine deve essere una Texture components determina il numero di colori (da 1 a 4) format è determinato dai due parametri successivi (valori dei pixel e dim immagine) glEnable(GL_TEXTURE_2D)

Dichiarazione del modo di mapping glTexCoord2f(s,t) /* range di variazione delle coordinate dello spazio texture La texture viene associata alla primitiva all’atto della dichiarazione: glBegin(GL_QUAD); glTexCoord2f(0.0, 0.0); glVertex2f(x1, y1, z1); glTexCoord2f(1.0, 0.0); glVertex2f(x2, y2, z2); glTexCoord2f(1.0, 1.0); glVertex2f(x3, y3, z3); glTexCoord2f(0.0, 1.0); glVertex2f(x4, y4, z4); glEnd();

Posso usare anche un intervallo inferiore di s e t, in tal caso viene mappata solo una parte della texture; OgL interpola i valori Cosa succede se si specificano valori di s e t esterni all’intervallo 0,1? Potremmo volere che la texture si ripeta periodicamente Oppure vorremmo “clampare” gli estremi ed estendere 0 ed 1 per i valori inferiori o superiori glTexParameter(GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT) /*texture ripetute glTexParameter(GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_CLAMP) /* texture “clampate”

Aliasing: raramente un pixel corrisponde a una coordinata esatta dello spazio texture (a un texel) glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST) glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR applica un filtro smooth 2x2

mipmapping OgL permette di creare una serie di array di texture a risoluzione decrescente gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D,3,64,64,GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,my_texels) /* crea le texture 64x64-32x32-16x16-8x8-4x4-2x2-1x1 glTexParametrf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST) /*invoca l’opzione mipmap

Influenza del colore Il colore può essere modulato o coperto dalla texture: glTexEnv(GL_TEX_ENV,GL_TEX_ENV_MODE,GL_MODULATE) glTexEnv(GL_TEX_ENV,GL_TEX_ENV_MODE,GL_DECAL)

Bump mapping

Bump mapping Perturbazione della normale Funzione di bump d(u,v): Meglio perturbare la normale e non il punto:

Environmental mapping Simula riflessioni a specchio senza ray tracing, chiamato anche reflection map Si calcola la proiezione dell’ambiente su una forma determinata (sfera o cubo nel caso di ambienti chiusi) La proiezione viene trattata come una texture, ma la texture viene proiettata dal punto vista dell’osservatore

Il programma applicativo deve calcolare la proiezione dell’ambiente sulla superficie intermedia (sfera o scatola) OgL genera automaticamente le coordinate di texture per un mapping sferico

Nebbia ed effetti di profondità Depth cueing Fog factor f viene trattato come il coefficiente alfa blending, è approssimato da una funzione del tipo GLFloar fcolor[4] = […] glEnable(GL_FOG) glFogf(GL_FOG_MODE,GL_EXP) glFoGf(GL_FOG_DENSITY,0.5) glFogfv(GL_FOG_COLOR, fcolor)