Podręcznik Grafika komputerowa i wizualizacja
Rozdział 14. TEKSTURY I PROBLEMY PERCEPCJI
14.3. Rodzaje tekstur i sposoby ich generowania
Stosowane rodzaje tekstur:
- Jednowymiarowe (np. symulacja zmian barwy skały).
- Dwuwymiarowe (np. powierzchnia wody, fale morskie, tapeta ścienna).
- Trójwymiarowe (np. drewno – właściwości materiałowe).
Tekstury dwuwymiarowe w postaci prostokątnego wzoru są najczęściej spotykane. Również właściwości trójwymiarowe materiałów spotykane są w postaci zestawów dwuwymiarowych wzorców – na przykład przecięć pod różnymi kątami.
Rys.14.2. a) Miedź – mapowanie
barwy – tekstura jednowymiarowa.
b) Marmur –
mapowanie rozkładu barw wzoru – tekstura dwuwymiarowa.
Wyróżnia się sposoby opisu parametrów tekstur:
- Proceduralne, funkcyjne.
- Tablice parametrów tekstur – mapy (zdjęcia).
Opis proceduralny pozwala generować tekstury za pomocą odpowiednio dobranych funkcji matematycznych lub zestawu parametrów dla wybranej klasy funkcji.
Tablicowanie parametrów tekstury daje gotowy zestaw wartości dla realizacji obrazowania. Stosując opis proceduralny można dostosować wybrany podzbiór dziedziny dla konkretnego rozwiązania. Jest to bardzo istotne, gdyż gęstość próbkowania daje z jednej strony określony poziom szczegółów, a z drugiej strony zapewnia możliwość minimalizacji zniekształceń związanych z nakładaniem próbkowanego obrazu. Parametry tablicowane są realizacją funkcyjną dla określonej gęstości próbkowania. Ponieważ parametr ten nie może być zmieniany w trakcie odwzorowania, stosuje się zestawy takiej samej tekstury tablicowane dla różnej gęstości próbkowania.
Stosując niezależny podział można wyróżnić generowanie:
- Deterministyczne (tekstury makroskopowe).
- Stochastyczne (tekstury mikroskopowe).
Deterministyczne, w którym istnieją reguły rozmieszczania wzorca tekstury na powierzchni materiału. Barwa czy inne parametry zdeterminowane są określonymi wzorami opisu lub parametrami mapy. Generowanie stochastyczne nie zapewnia informacji o ustalonej strukturze wzorca. Pozwala natomiast na tworzenie lokalnych zmian parametru (np. barwy) powierzchni wynikających z pewnego prawdopodobieństwa.
Często zachodzi potrzeba łączenia różnych technik, aby uzyskany efekt jak najlepiej odpowiadał rzeczywistości. Przykładem może być generowanie trójwymiarowej tekstury słojów drewna. Można to zrobić przyjmując opis proceduralny deterministyczny opierając się na modelu zawierającym koncentrycznie umieszczone walce. Średnicę walca zmienia się dodatkowo przez deterministyczne zaburzenie w postaci harmonicznych. Ale aby zwiększyć podobieństwo do rzeczywistego obiektu dodaje się niewielkie zaburzenia stochastyczne zarówno do średnicy walców i położenia ich osi obrotu, jak również do barwy słojów.
Modele deterministyczne można podzielić na cztery grupy:
- Modele okresowe, w których wzorzec jest nakładany na przestrzeń tekstury w ramach siatki. Okna siatki odpowiadają rozmiarom wzorca. Wzorzec może być powielony na wszystkie okna siatki lub tylko na ich część. Źródłem wzorca mogą być obiekty naturalne (skanowane, fotografowane) lub wygenerowane obrazy (edytory graficzne itp.).
- W modelach o losowym rozmieszczeniu na powierzchni przestrzeni tekstury pojawiają się losowo rozmieszczone elementy („bomby”), o określonej barwie i kształcie.
- Modele mozaikowe są generowane bezpośrednio w przestrzeni tekstury w postaci rozrastających się, losowo ułożonych komórek. Każda z nich rozrasta się, aż do napotkania innej komórki.
- Modele syntaktyczne generowane są bezpośrednio w przestrzeni tekstury z wykorzystaniem języków formalnych i reguł gramatycznych.