SIE020: Síntesis de Imagen y AnimaciónSe presentan las técnicas de environment mapping, enrejado, texturas 3D, bump mapping y texturas de desplazamiento

Ribelles, Jose

Consortium of Academic Libraries of Catalonia (CBUC)

Tema 9. Texturas avanzadas

Repositori Institucional de la Universitat Jaume I

Introduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoTema 9: Texturas AvanzadasJ. RibellesSIE020: S´ıntesis de Imagen y Animacio´nInstitute of New Imaging Technologies, Universitat Jaume IJ.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoContenido1 Introduccio´n2 Environment Mapping3 Enrejado4 Texturas 3D5 Bump Mapping6 DesplazamientoJ.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoIntroduccio´nIntroduccio´nLa principal diferencia con lo visto hasta el momento en laasignatura reside en un nuevo concepto de textura ma´s general.Ahora una textura se va a utilizar para modificar no so´lo el color sinotambie´n el aspecto general de un objeto, incluyendo por ejemplo lasnormales y su geometr´ıa.J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEnvironment MappingDescripcio´nEl objetivo es simular objetos que reflejan su entorno.Se utiliza una textura que contenga la escena que rodea al objeto.En tiempo de ejecucio´n, se determinan las coordenadas de texturaque dependen del vector direccio´n del observador o, mejor dicho, desu reflexio´n en cada punto de la superficie.Las coordenadas de textura cambian al moverse el observador.A la textura o conjunto de texturas que se utilizan para almacenar elentorno de un objeto se le denomina mapa de entorno.Este mapa puede estar formado por so´lo una textura, al cual accederutilizando coordenadas esfe´ricas, o por un conjunto de seis texturascuadradas formando un cubo.J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEjemploJ.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEn OpenGLPara cada punto de la superficie del objeto reflejante se obtiene elvector de reflexio´n respecto a la normal en ese punto de la superficie.¿Cua´l de las seis texturas se ha de utilizar? Se elige la coordenada demayor magnitud. Si es la coordenada x , se utilizan la cara derecha oizquierda del cubo, dependiendo del signo.Despue´s, hay que obtener las coordenadas u y v para acceder a latextura seleccionada:u =y + x2xv =z + x2x(1)Este ca´lculo lo realiza en OpenGL la funcio´n texture cuando accedea una textura de tipo samplerCube.J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEl Shader// Ver t ex Shader−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−uni form mat4 p r o j e c t i o n , camera , t r a n s f ; // ma t r i c e suni form mat3 normal ;i n vec3 p o s i c i o n , vNormal ; // r e c i b e v e r t i c e y normalout vec3 r e f l e x i o n ; // v e c t o r de r e f l e x i o nv o i d main ( ){vec4 e c P o s i t i o n = camera ∗ t r a n s f ∗ vec4 ( p o s i c i o n , 1 . 0 ) ;vec3 N = n o r m a l i z e ( normal ∗ vNormal ) ;vec3 r e f l e x i o n = r e f l e c t ( e c P o s i t i o n . xyz , N) ;g l P o s i t i o n = p r o j e c t i o n ∗ e c P o s i t i o n ;}// Fragment Shader−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−uni form samplerCube mapa ;i n vec3 r e f l e x i o n ;out vec4 c o l o r F r a g m e n t o ;v o i d main ( ){vec3 c o l o r = vec3 ( t e x t u r e ( mapa , r e f l e x i o n ) ) ;c o l o r F r a g m e n t o = vec4 ( c o l o r , 1 . 0 ) ;}J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoCreacio´n del mapa de entornoGLubyte ∗t e x t u r a 1= l e e T e x t u r a ( ” i q u i e r d a . rgb ” , 512 , 512) ;GLubyte ∗t e x t u r a 2= l e e T e x t u r a ( ” d e r e c h a . rgb ” , 512 , 512) ;GLubyte ∗t e x t u r a 3= l e e T e x t u r a ( ” a r r i b a . rgb ” , 512 , 512) ;GLubyte ∗t e x t u r a 4= l e e T e x t u r a ( ” a b a j o . rgb ” , 512 , 512) ;GLubyte ∗t e x t u r a 5= l e e T e x t u r a ( ” d e l a n t e . rgb ” , 512 , 512) ;GLubyte ∗t e x t u r a 6= l e e T e x t u r a ( ” d e t r a s . rgb ” , 512 , 512) ;GLuint nombre ;g l G e n T e x t u r e s ( 1 , &nombre ) ;g l B i n d T e x t u r e (GL TEXTURE CUBE MAP , nombre ) ;glTexImage2D ( GL TEXTURE CUBE MAP POSITIVE X , . . . , t e x t u r a 1 ) ;glTexImage2D (GL TEXTURE CUBE MAP NEGATIVE X , . . . , t e x t u r a 2 ) ;glTexImage2D ( GL TEXTURE CUBE MAP POSITIVE Y , . . . , t e x t u r a 3 ) ;glTexImage2D (GL TEXTURE CUBE MAP NEGATIVE Y , . . . , t e x t u r a 4 ) ;glTexImage2D ( GL TEXTURE CUBE MAP POSITIVE Z , . . . , t e x t u r a 5 ) ;glTexImage2D (GL TEXTURE CUBE MAP NEGATIVE Z , . . . , t e x t u r a 6 ) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 2D , GL TEXTURE WRAP S , GL REPEAT) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 2D , GL TEXTURE WRAP T , GL REPEAT) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 2D , GL TEXTURE WRAP R , GL REPEAT) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 2D , GL TEXTURE MAG FILTER , GL LINEAR ) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 2D , GL TEXTURE MIN FILTER , GL LINEAR ) ;g l A c t i v e T e x t u r e (GL TEXTURE0) ;g l B i n d T e x t u r e (GL TEXTURE CUBE MAP , nombre ) ;J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEnrejadoDescripcio´nEs un tipo de textura que se califica como procedural.Una textura procedural es aquella que se obtiene mediante laejecucio´n de un procedimiento.En lugar de acceder a una imagen para obtener el color de unfragmento, ahora habra´ un algoritmo que al ejecutarse nosporporcionara´ dicho valor.El enrejado consiste en utilizar la orden discard para eliminarfragmentos, produciendo en consecuencia agujeros en la superficiedel objeto.Las coordenadas de textura se utilizan para controlar el taman˜o delagujero y la repeticio´n. En concreto, es la parte fraccional de lascoordenadas de textura las que se utilizan.J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEjemplosJ.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEl Fragment Shaderi n vec3 c o l o r ;i n vec2 c o o r d T e x t u r a ;out vec4 c o l o r F r a g m e n t o ;uni form vec2 nVeces ;uni form vec2 t a l l a ;v o i d main ( ){f l o a t s = f r a c t ( c o o r d T e x t u r a . s ∗ nVeces . s ) ;f l o a t t = f r a c t ( c o o r d T e x t u r a . t ∗ nVeces . t ) ;i f ( ( s > t a l l a . s ) && ( t > t a l l a . t ) ) d i s c a r d ;c o l o r F r a g m e n t o = vec4 ( c o l o r , 1 . 0 ) ;}J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoTexturas 3DDescripcio´nUna textura 3D define un valor para cada punto del espacio.Ideales para objetos que son creados a partir de un medio so´lidocomo una talla de madera o un bloque de piedra.Vamos a utilizar una funcio´n de ruido para crear dicha textura.La funcio´n de ruido que nos interesa ha de producir siempre lamisma salida para el mismo valor de entrada al mismo tiempo queaparentar aleatoriedad.J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoEjemploJ.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoFuncio´n de ruidoOpcionesUna es utilizar la familia de funciones noise de GLSL.Otra es implementar una funcio´n de ruido propia en el Shader.Y la u´ltima es almacenar el resultado de la funcio´n de ruido yproporcionarlo en forma de textura al procesador gra´fico.En el shader se accede a la textura trave´s de un sampler3Dutilizando tres coordenadas de textura. Estas coordenadas puedenser las propias coordenadas geome´tricas del ve´rtice.vec4 v a l o r = t e x t u r e ( madera , c o o r d V e r t i c e ∗ S1 ) ∗ S2 ;J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoCreacio´n de la Textura 3DEn OpenGLLa textura 3D se especifica utilizando la funcio´n glTexImage3D. Igual quepara una textura 2D, hay que crear un objeto textura, asignarlo a unaunidad y activarla.GLubyte ∗t e x t u r a= l e e T e x t u r a 3 D ( ” d a t o s . rgb ” , 512 , 512 , 512) ;GLuint nombre ;g l G e n T e x t u r e s ( 1 , &nombre ) ;g l B i n d T e x t u r e (GL TEXTURE 3D , nombre ) ;glTexImage3D (GL TEXTURE 3D , 0 , GL RGB , 512 , 512 , 512 ,0 , GL RGB , GL UNSIGNED BYTE , t e x t u r a ) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 3D , GL TEXTURE WRAP S , GL REPEAT) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 3D , GL TEXTURE WRAP T , GL REPEAT) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 3D , GL TEXTURE WRAP R , GL REPEAT) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 3D , GL TEXTURE MAG FILTER , GL LINEAR ) ;g l T e x P a r a m e t e r i (GL TEXTURE 3D , GL TEXTURE MIN FILTER , GL LINEAR ) ;g l A c t i v e T e x t u r e (GL TEXTURE0) ;g l B i n d T e x t u r e (GL TEXTURE 3D , nombre ) ;J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoBump MappingDescripcio´nConsiste en modificar la normal de la superficie para dar la ilusio´n derugosidad.El ca´lculo de la variacio´n de la normal se puede realizar en el propioshader utilizando un algoritmo.O tambie´n precalcularlo y proporciona´rselo a la GPU como textura,conocida con el nombre de mapa de normales o bump map.J.Ribelles Tema 9: Texturas AvanzadasIntroduccio´nEnvironment MappingEnrejadoTexturas 3DBump MappingDesplazamientoDesplazamientoDescripcio´nConsiste en aplicar un desplazamiento en cada ve´rtice.El caso ma´s sencillo es aplicarlo en la direccio´n de la normal.El desplazamiento se puede almacenar en una textura a la que se leconoce como mapa de desplazamiento.Desde el vertex shader se accede a la textura y se modifica laposicio´n del ve´rtice.J.Ribelles Tema 9: Texturas Avanzadas

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