Podręcznik Grafika komputerowa i wizualizacja
Rozdział 14. TEKSTURY I PROBLEMY PERCEPCJI
14.2. Tekstury i problemy ich stosowania
Nakładanie tekstury jest jednym z najważniejszych zadań grafiki realistycznej. Pozwala zwiększyć stopień realizmu generowanych obrazów, dodając pewne cechy obiektom, które bez tego wyglądałyby nienaturalnie. Jednocześnie, ponieważ jest to nakładanie – odwzorowanie obrazu na powierzchni materiału, to jest to technika szybsza i efektywniejsza niż realizacja rzeczywistego definiowania właściwości powierzchni obiektu.
Zastosowania tekstur
- Barwa (i wzór – tapeta, obraz) na powierzchni materiału, także zmiany luminancji.
- Właściwości związane z obróbką i wykończeniem powierzchni, właściwości materiałowe – zmiana lokalnego wektora normalnego lub przesunięcia powierzchni, parametry geometryczne.
- Właściwości związane z odbiciem lub przenikaniem światła – zmiana odpowiednich współczynników.
- Przezroczystość.
- Cienie.
Przedstawione zastosowania pokazują możliwości, jakie daje tekstura. Nie jest to tylko nałożenie obrazu – zdjęcia, ale może to być także zmiana pewnych postrzeganych właściwości materiałowych. Możliwa jest także zmiana pewnych cech związanych z otoczeniem – tekstura jest także stosowana do przyspieszenia lub uproszczenia wyznaczania oświetlenia.
W tym zestawieniu warto wyróżnić trzy kategorie odwzorowania.
- Odwzorowanie wzoru – przeniesienie mapy barw (np. zdjęcia) na powierzchnię. Od takiej realizacji oczekujemy tylko, aby nałożona mapa była związana z obiektem.
- Odwzorowanie cech zależnych od obserwatora. W tym przypadku dodatkowo tekstura powinna zachowywać właściwości zależne od pewnych kierunków związanych ze sceną (np. położenie źródeł światła) i kierunków związanych z obiektem (np. anizotropia).
- Odwzorowanie zmieniające geometrię powierzchni materiału. Oczywiście zmiana może być w tym przypadku pozorna (np. przy zastosowaniu mapowania nierówności) ale realizacja powoduje powstanie wrażenia zgodnego z oczekiwaniem.
Jak widać nakładanie tekstury może obejmować szeroki zestaw zagadnień. Formalnie należałoby więc definiować teksturę jako pewną wektorową funkcję wielu zmiennych. Liczba zmiennych jest zależna od właściwości odwzorowania.
Pierwszym problemem, jaki pojawia się przy odwzorowaniu tekstur jest ich pozyskiwanie. Znane są „banki” tekstur w internecie zawierające wzory o różnej rozdzielczości i jakości (a także różnej cenie). Można także pokazać metody generowania wzorów.
Odwzorowanie geometryczne jest operacją, która musi zapewnić możliwość nałożenia wzorca na powierzchnię, w taki sposób żeby nie stracić jakości wzorca. Bezpośrednio z nakładaniem tekstury, a także z rzutowaniem perspektywicznym są związane problemy próbkowania, powodujące, że trudno jest w prosty sposób uzyskać zawsze dobrą jakość odwzorowanej tekstury mimo posiadania znakomitych wzorców. Problem ten można rozwiązać stosując filtrowanie tekstur.