06.06.06 Bastian Schildbach 3D-Modellierungsprogramme mit
Gliederung 1. Grundlagen Texture Mapping, Texturkoordinaten, Vertices, Texturaddressierung 2. Mapping-Techniken Bump, Displacement, Normal, Two-Part, UV-, Environment Mapping 3. Textursynthese 4. bidirectional Texturing Function 2
1. Grundlagen: Texturen Bild, welches auf die Oberfläche eines virtuellen Körpers dargestellt wird 3
1. Grundlagen: Begriffe x,y,z- & u,v,w-koordinaten, Texturkoordinaten Texel Vertices Texture Mapping 4
1. Grundlagen: Texturkoordinaten welcher Punkt des 2D-Texturbildes soll auf welchem Eckpunkt des Polygons liegen? Jedem Eckpunkt eines Polygons (Vertex) werden 2 Texturkoordinaten zugewiesen: 0.0... 1.0 5
1. Grundlagen: Texture Mapping Verfahren, um Textur auf 3D-Körper anzubringen Funktionsweise: Texturkoordinaten Interpolation MIP-Mapping Perspektivenkorrektur 6
1. Grundlagen: Texture Mapping 7
1. Grundlagen: Texturadressierung Was passiert, wenn die Koordinaten <0.0 oder >1.0 angegeben werden? 4 Möglichkeiten der Behandlung: Wrap Texture Address Mode Mirror Texture Address Mode Clamb Texture Address Mode Border Texture Address Mode 8
1. Grundlagen: Texturadressierung: Wrap Texture Address Mode Textur wird mit jedem ganzzahligen Integer-Wert wiederholt Standard in Maya 9
1. Grundlagen: Texturadressierung: Mirror Texture Address Mode Texel werden in umgekehrter Reihenfolge ausgeben 10
1. Grundlagen: Texturadressierung: Clamb Texture Address Mode je erste bzw. letzte Pixelzeile oder -spalte wird gedehnt 11
1. Grundlagen: Texturadressierung: Border Texture Address Mode außerhalb wird ein Farbton dargestellt 12
1. Grundlagen: Texturadressierung in Maya place2dtexture Wrap U, V Mirror U, V Repeat U,V Rotate U,V Einstellungen seperat für U- und V-Richtung 13
Bump-Mapping Displacement-Mapping Normal-Mapping Kugel-/Quader-/Zylinder-Mapping UV-Mapping Environment/Reflection Mapping 14
Bump-Mapping relative Höhendaten Graustufenbild Modell bleibt unverändert Maya: BumpMap 3D Painting Tool 15
Bump-Mapping + = 16
Bump-Mapping 17
Bump-Mapping: Funktionsweise 2 Versionen des Modells detailreich (>100.000 Polygonen) Modell für Anwendung (100-10.000 Polygonen) Berechnung der Unterschiede gewonnene Daten auf detailarmes Modell Unterhaltungsindustrie 18
Bump-Mapping in Maya Demo 3D Painting Tool 19
Displacement-Mapping Geometrie des 3D-Modells wird verändert Erstellung einer HeightMap aus der Textur Querschnitt durch das Relief möglich 20
Displacement-Mapping: Funktionsweise Bild dient als Basis zur Berechnung der HeightMap Graustufen Vertices werden entlang ihrer Normalen verschoben Vorteile: Oberfläche wird tatsächlich geändert Verhalten bzgl. verschiedener Lichtquellen 21
Displacement-Mapping: Funktionsweise Texturbild HeightMap 22
Displacement-Mapping: Funktionsweise 1) Höheninfos generieren 2) Projektion auf Oberfläche 3) Verschiebung der Vertices 4) gewünschtes Ergebnis 23
Displacement-Mapping in Maya Demo Height Field Noise 24
Normal-Mapping Bessere Detailgenauigkeit ohne Zahl der Polygone zu erhöhen Übertragung von Informationen Ausrichtung der Normalen Echtzeit-3D-Grafik 25
Normal-Mapping: Anwendungsbeispiel hohe Detailstufe niedrige Ergebnis
Normal-Mapping in Maya Surface Sampler Source & Target Include Materials Search Envelope 27
Normal-Mapping in Maya
Two-Part-Mapping Idee: komplexe Objekte mit einfach paramtrisierbaren Fläche umhüllen Quader, Zylinder, Kugel Zwischenschritt: Aufbringung der Textur auf Hülle und von dort auf Modell Two-Pass-Method 29
Zylinder-Mapping Box: umhüllende Fläche = Quader/Ebene Zylinder: bei rotationssymmetrischen Objekten 30
Kugel-Mapping Kugel: Problem der Verzerrung 31
Two-Part-Mapping in Maya Polygon UV s > Spherical/Cylindrical/Planar UV Texture Editor UV Snapshot sehr ähnlich zum... 32
UV-Mapping Texturen auf komplexeren Formen UV-Map Teile des Texturbildes können dem Polygon zugewiesen werden UV-Vertices Unwrap 33
UV-Mapping: Anwendungsbeispiel Vorgehensweise: 1. Schnittkanten festlegen 2. Auswahl der Flächen in der UV-Map 3. Laden des Bildes 4. Ausbreiten der Fläche im UV/Image Editor 5. Nachbearbeitung des Bildes 6. Aufbringen der UV-Textur 34
UV-Mapping in Maya Maya Guidelines immer in 0.0... 1.0 bleiben außerhalb repeat / wrap UVs nicht überlappen 35
UV-Mapping in Maya Demo Maya erstellt UVs UV Texture Editor 36
Environment-Mapping Reflektionen mit Textur-Hardware ohne Raytracing Idee: kleine Objekte in Beziehung zu nahen und großen Objekten einfallende Beleuchtung wird vorberechnet und in Environment Map gespeichert 37
Environment-Mapping reflektierendes Objekt wird von einer virtuellen Zwischenfläche umgeben auf der Innenseite wird Szenenumgebung als 2D- Textur aufgetragen Zuordnung der Texturkoordinaten über Sichtstrahl vom Betrachter 38
Environment-Mapping Vorteil: schnell & einfach realisierbar gute Ergebnisse, wenn Textur weit entfernten Horizont darstellt 39
Environment-Mapping Probleme: Szenenobjekte spiegeln sich nicht gegenseitig Artefakte an Kanten & Nahtstellen des Projektionskörpers 40
Environment-Mapping in Maya Bild-Dateien zur Simulation von 3D-Raum Env Ball Env Cube Env Sphere 41
3. Textursynthese Erzeugung einer Textur aus einer kleinen Vorlage für eine große Fläche Algorithmen benutzen Referenzbilder & berechnen daraus neues Bild, das ähnlich aussieht Maya File- & Projection-Utility 42
3. Textursynthese viele Erweiterungen: Erweiterungen auf 3D-Texturen / Berechnung der Oberfläche auf 3D-Körpern Generierung von 3D-Objekten aus 2D-Bildern 43
4. bidirectional Texturing Function beruht auf der Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) Verteilungsfunktion für Reflexionsverhalten BTF: Verteilungsfunktion für Texturen Reflexionseigenschaften, beleuchtungs- & blickpunktabhängiges Verhalten extrem detailorientiert 44
Zusammenfassung Vertices & Texturkoordinaten, Texturaddressierung Bump, Displacement, Normal, Two-Part, UV-, Environment Mapping Textursynthese Beispiel für komplexere Anwendung: bidirectional Texturing Function 45
Ende