michael schmidt computer graphics & visualization texture mapping lapped textures

Michael SchmidtMichael Schmidt

computer graphics & computer graphics & visualizationvisualization

Texture MappingTexture Mapping

Lapped TexturesLapped Textures



Texture MappingTexture Mapping- 2D Textur übertragen auf 3D Mesh mit Hilfe von 2D Textur übertragen auf 3D Mesh mit Hilfe von

Texturkoordinaten für jedes VerticeTexturkoordinaten für jedes Vertice

- Vergleichbar mit dem einwickeln in Vergleichbar mit dem einwickeln in GeschenkpapierGeschenkpapier



Texture MappingTexture Mapping- Unebene Meshes sind schwer „einzupacken“Unebene Meshes sind schwer „einzupacken“- Problem: einheitliche Parametrisierung ist schwer Problem: einheitliche Parametrisierung ist schwer

zu berechnenzu berechnen- Idee: mehrere Parametrisierungen für kleine Idee: mehrere Parametrisierungen für kleine

Stücke und diese danach zusammenfügen Stücke und diese danach zusammenfügen



Was ist lapped texturing?Was ist lapped texturing?- Produziert gute Ergebnisse auf unebenen FlächenProduziert gute Ergebnisse auf unebenen Flächen- Erfordert allerdings Vorarbeit vom UserErfordert allerdings Vorarbeit vom User- Entwickelt von Emil Praun, Adam Finkelstein und Entwickelt von Emil Praun, Adam Finkelstein und

Hugues HoppeHugues Hoppe



Was ist lapped texturing?Was ist lapped texturing?



ImplementationImplementation1.1.Textur ZurechtschneidenTextur Zurechtschneiden- Vermeidung auffälliger Ränder durch Beachtung Vermeidung auffälliger Ränder durch Beachtung

markanter Merkmalemarkanter Merkmale- Unnötig für stochastische oder homogene Unnötig für stochastische oder homogene

Texturen Texturen - Vordefinierte Formen anwendbar, wie „Splotch“Vordefinierte Formen anwendbar, wie „Splotch“- Nach außen abnehmende Alphawerte um die Nach außen abnehmende Alphawerte um die

Ränder unkenntlicher zu machenRänder unkenntlicher zu machen



ImplementationImplementation2.2.Spezifiziere VektorfeldSpezifiziere Vektorfeld- Up-Vektor T gibt Orientierung und Skalierung der Up-Vektor T gibt Orientierung und Skalierung der

Textur anTextur an- Vektorfeld kann per Hand oder auch Vektorfeld kann per Hand oder auch

(semi)automatisch erstellt werden(semi)automatisch erstellt werden- GUI vorhandenGUI vorhanden



ImplementationImplementation2.2.Spezifiziere VektorfeldSpezifiziere Vektorfeld



ImplementationImplementation3.3.Bilden des Surface PatchBilden des Surface Patch- Selektierung eines willkürlichen Punktes im MeshSelektierung eines willkürlichen Punktes im Mesh- Punkte in einer unebenen Umgebung oder hohen Punkte in einer unebenen Umgebung oder hohen

Diskontuinitäten im Vektorfeld bevorzugt, damit Diskontuinitäten im Vektorfeld bevorzugt, damit verzerrte Regionen später überdeckt werden verzerrte Regionen später überdeckt werden könnenkönnen



ImplementationImplementation3.3.Bilden des Surface PatchBilden des Surface Patch- S = N x TS = N x T- S und T bilden eine BasisS und T bilden eine Basis- Ф: RФ: R33 -> R -> R22 projeziert diese in den projeziert diese in den

TexturkoordinatenraumTexturkoordinatenraum- Selektierter Punkt liegt im ZentrumSelektierter Punkt liegt im Zentrum



ImplementationImplementation3.3.Bilden des Surface PatchBilden des Surface Patch- Vergrößern des Patches durch anfügen des Vergrößern des Patches durch anfügen des

nähesten Dreiecksnähesten Dreiecks- Patch muss homeomorph zu einer Disc seinPatch muss homeomorph zu einer Disc sein- Vergrößern nur an Kanten die nicht ganz Vergrößern nur an Kanten die nicht ganz

außerhalb der Textur liegenaußerhalb der Textur liegen- Abbruch bei zu hoher VerzerrungAbbruch bei zu hoher Verzerrung



ImplementationImplementation4.4.Optimieren von фOptimieren von ф- T liegt auf der von A, B und C gebildeten EbeneT liegt auf der von A, B und C gebildeten Ebene

- T = α A + β B + γ CT = α A + β B + γ C



ImplementationImplementation4.4.Optimieren von ф Optimieren von ф - Projektion ф linear über das FaceProjektion ф linear über das Face

- ddTT = α ф(A) + β ф(B) + γ ф(C) - t = α ф(A) + β ф(B) + γ ф(C) - t



ImplementationImplementation4.4.Optimieren von фOptimieren von ф- Berechnung der verbesserten Berechnung der verbesserten

Projektionsparameter mit Hilfe der Methode der Projektionsparameter mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate (least squares)kleinsten Quadrate (least squares)

- Heißt minimieren der untenstehenden Fkt mit Hilfe eines Iterativen Verfahrens(zB Levenberg-Marquardt)

- Σ Σ ||ddss||2 + + ||ddtt||2



ImplementationImplementation

Ohne OptimierungOhne Optimierung Mit Optimierung Mit Optimierung



ImplementationImplementation5.Auftragen der Texturen- Surface Patches einzeln Rendern- Ausschließen von verdeckten Faces- Faces werden erfahrungsgemäß 2-3 mal

gerendert- Verbesserung dieses Algorithmus durch

Multitexturing möglich



ImplementationImplementation



ImplementationImplementation6.Berechne Anteil der Texturierung- Rendern in einen Offscreen Buffer- Berechnung der anteiligen Bedeckung der

einzelnen Dreiecke- Abspeichern von einem Punkt bei nicht

vollständig texturierten Faces



LimitsLimits



Fell in EchtzeitFell in Echtzeit- Verwendung von lapped textures- Keine Überlappungen der Texturen- Kein Alpha Blending am Rand- Erstellung von Shell und Fin Texturen



Shell TexturenShell Texturen- Nach Lengyel Erstellung basierend auf der

Geometrie von Haarsträhnen simuliert durch ein Partikelsystem



Shell TexturenShell Texturen- Einzelne Layer der Shell Textur werden

nacheinander auf die Surface Patches gerendert- Von innen(Haut) nach außen



Fin TexturenFin Texturen- Erstellung basierend auf den Haarsträhnen und

einem Parameter der die Dichte bezeichnet



Fin TexturenFin Texturen- Auswahl eines Intervalls zufälliger Länge, aber

beeinflußt von der Kantenlänge

edge 1edge 1

edge 2edge 2



Fin TexturenFin Texturen- Anlegen der Texturen an die Silhouette des

Objekts- Erstreckt sich entlang der Normalen der Kanten - Mit größerer Entfernung niedrigere Alpha Werte



EindrückeEindrücke

michael schmidt computer graphics & visualization texture mapping lapped textures

Documents