Texture avanzate. Texture come trame. Informatica Grafica per le arti. Texture come trame. Texture come trame. Texture come trame. Texture come trame

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1 Informatica Grafica per le arti Texture avanzate Molti materiali presenti nella realta', presentano strutture ripetitive, caratterizzate da elementi ripetitivi chiamati pattern o trame. Marco Gribaudo marcog@di.unito.it In questi casi si possono utilizzare le texture per riprodurre esattamente i pattern presenti sull'oggetto. Affinche una texture possa essere una trama, occorre che questa, affiancata piu' volte, non dia origine ad errori visibili. Vedremo piu' avanti come crearle. Inoltre, essendo le trame una caratteristica dell'intero oggetto, si possono sfruttare alcune tecniche di mappatura piu' semplici che non richiedono l'assegnazione manuale delle coordinate UV. In questo caso e' possibile utilizzare la mappatura di tipo Orco (ORiginal COordinate): essa sfrutta le coordinate locali dell'oggetto (opportunament scalate) come coordinate UV per la texture. E' inoltre possibile specificare se utilizzare un sistema sferico, cilindrico o cubico per assegnare le coordinate UV attraverso gli appositi pulsanti.

2 Sebbene il metodo sia molto meno potente rispetto alla mappatura UV vista in precedenza, esso fornisce risultati solitamente soddisfacenti nel caso delle trame. E' possibile infittire la trama aumentando il numero di ripetizioni nei parametri Xrepeat e Yrepeat della scheda Map Image della pagina delle texture. Inoltre e' possibile regolare la posizione della trama attraverso i parametri ofsx, ofsy e ofsz. Piccoli aggiustamenti alle dimensioni della trama si possono eseguire attraverso i parametri sizex, sizey e sizez. Inoltre e' possibile effettuare rotazioni di 90 gradi, permutando gli assi premendo i pulsanti X, Y e Z in combinazioni differenti. Purtroppo Blender non consente di vedere un'anteprima nella finestra di lavoro per questo tipo di texture, e bisogna effettuare il rendering per visualizzare il risultato.

3 Creare una trama Le texture di tipo bitmap utilizzate come trame vengono generalmente realizzate partendo direttamente da fotografie di oggetti. Creare una trama Per realizzare un muro ad esempio... Cosi' facendo e' possibile fare in modo che una superfice sembri reale copiando dalla realta' stessa. Creare una trama... si puo' partire da una immagine digitale di un muro. Creare una trama Quindi si ritaglia un rettangolo che contenga un "pattern" ricavato dal muro. Creare una trama Il modo piu' semplice per creare un pattern continuo e' applicare il filtro Offset di Photoshop, con spostamenti pari a meta' delle dimensioni dell'immagine. Creare una trama Quindi utilizzare lo strumento del timbro per distruggere i "salti" presenti nelle posizioni di offset.

4 Creare una trama Si selezionana una zona della figura dove il pattern e' uniforme, e si preme ALT + LMB. Creare una trama Quindi si replica quel pezzo di immagine nel punto di contatto premendo semplicemente LMB. Le texture procedurali determinano il colore dei punti di una superficie attraverso opportuni algoritmi matematici. Vengono utilizzate per introdurre gradienti, frattali o simulare superfici speciali quali legno, marmo, liquidi... Le texture procedurali si selezionano in alternativa a quelle di tipo bitmap, dal menu' in cui si definisce il tipo di texture (come accennato in precedenza). A seconda del tipo selezionato, nella scheda a fianco compare un insieme di parametri appropriato, attraverso i quali si puo' configurare la texture. Anche se alcune texture procedurali possono essere colorate, e' spesso piu' conveniente selezionare la versione monocromatica ed applicare i colori col sistema delle color band che introdurremo fra poco.

5 Un gradiente (scala sfumata) crea un'immagine che sfuma tra due o piu' colori. In Blender si ottiene attraverso una texture di tipo Blend. Tra le sue opzioni e' possibile definire il tipo di gradiente che si vuole ottenere. Lin Sphere Radial Per i gradienti di tipo Lin, Quad, Ease e Radial, e' possibile stabilre un verso orizzontale o verticale attraverso il pulsante Flip XY. Il gradiente (cosi come anche tutte le altre texture procedurali) si puo' colorare attraverso il sistema delle Colorband, premendo il tasto omonimo nella scheda Colors. La parte piu' importante di una colorband e' l'area in cui viene mostrata l'impostazione del gradiente. Si possono selezionare i colori agli estremi facendovi click sopra con il LMB e premendo quindi sul rettangolo colorato sottostante. Il colore si imposta dall'apposita finestra.

6 E' anche possibile impostare una trasparenza attraverso il parametro A (0 = trasparente, 1 = opaco). E' possibile aggiunre nuovi colori in mezzo al gradiente attraverso il pulsante Add. I colori intermedi possono essere spostati trascinandoli con il LMB. Inoltre possono essere eliminati premendo il pulsante Del. Gli altri tipi di gradiente creano dei pattern casuali, secondo tecniche diverse. Inoltre attraverso i parametri specifici e' possibile configurare la "rumorosita' " dell'effetto.

7 Ogni texture procedurale ha scopi e parametri differenti dalle altre. In molti casi i parametri hanno significati puramente matematici e non e' facile comprederne a pieno il funzionamento. Normalmente vengono determinarli in modo sperimentale, tramite prove successive. Molte texture procedurali condividino un generatore di rumore base chiamato Noise Bias. Cambiando questo, cambia in modo sensibile il pattern generato. Blender Original CellNoise Vorinoi F2 Normalmente, trattandosi di texture 3D, si utilizza il tipo Orco in modalita Flat. Usi avanzati delle texture La ricerca nella grafica 3D in tempo reale, ha prodotto numerose tecniche che sfruttano speciali texture per accelerare i tempi di rendering. Blender supporta molte di queste tecniche per ridurre i tempi di produzione e migliorare la qualita' delle immagini generate. Usi avanzati delle texture In questo corso vedremo le seguenti tecniche: Bump e Normal Map Displacement Map Alpha Map Environment Map Il tentativo di riprodurre un muro con una texture che rappresenti semplicemente un'immagine di mattoni, produce risultati piuttosto "piatti".

8 Tale difetto e' dovuto al fatto che la texture da sola non e' in grado di riprodurre l'effetto della differente profondita' tra i vari punti del muro (in particolare tra i mattoni e la calce negli interstizi). Una bump map e' una speciale texture che produce rilievi sulla figura pari alla luminosita' dei pixel presenti sull'immagine. Allo stesso tempo, la modellazione esplicita dei singoli mattoni, porterebbe ad uno incremento enorme nei tempi di modellazione e rendering. In Blender, le Bump map si creano assegnando una texture al parametro Nor nella pagina Map To del materiale. Si imposta inoltre l'opzione No RGB per ignorare eventuali colori nella bitmap. La Bump map cambia la colorazione dell'oggetto in funzione dell'angolo di incidenza della luce, simulando un effetto di profondita'. E' possibile stabilire la direzione dell'effetto premendo piu' volte il pulsante Nor. Quando questo e' bianco l'incavo e' verso l'esterno. Quando e' giallo, la bump crea dei solchi verso l'interno della superfice, E' inoltre possibile stabilire l'intensita' dell'effetto attraverso il cursore che regola il parametro Nor.

9 Le bump map non modificano la superfice dell'oggetto, ma ricreano solamente l'effetto di luce che si otterrebbe se la supefice fosse effettivamente rialzata in alcuni punti. Generalmente le Bump Map vengono costruite a partire dalla Texture, trasformandola in bianco e nero... Possono essere quindi solamente impiegate per aggiungere piccoli dettagli sulle superfici e non grandi variazioni di profondita'. Invertendola... Ed agendo sulle curve in modo da far risaltare i dettagli piu' fini sulla sua superficie. Negli ultimi anni, e' stata proposta una estensione delle Bump map, chiamata Normal map. Inoltre possono essere generate automaticamente a partire da un modello ad alta risoluzione, permettendo cosi' di trasferire parte dei dettagli su di una texture da applicare ad un modello con meno poligoni. Le Normal map tengono conto non solo della differenza di altezza, ma anche della curvatura della superfice in ogni suo punto. Sono quindi capaci di fornire risultati decisamente migliori rispetto alle Bump.

10 In Blender le Normal Map vengono inserite esattamente come le Bump Map, assegnando una texture al parametro Nor di un materiale... In piu', nella casella relativa alla texture, si preme il pulsante Normal Ma, e si seleziona Object dal menu a tendina adiacente. A differenza di quanto avviene per le Bump, Blender e' piuttosto "sensibile" all'intensita' delle Normal Map. Occorre quindi utilizzare valori al parametro Nor piuttosto ridotti, intorno a 0.2. E' possibile costruire le Normal Map in Blender partendo da oggetti ad alta risoluzione utilizzando materiali speciali, o una funzione particolare chiamata Bake. Il procedimento pero' e' piuttosto compicato ed in questo corso non lo vedremo. Displacement map In alcuni casi si vuole modificare effettivamente la geometria di una superfice in base ad una immagine presente su di una texture. Un esempio classico e' la codifica terreni attraverso mappe di altezza. In questo caso, le texture prendono il nome di Displacement Map. Displacement map Per poter utilizzare una Displacement map, occorre assegnare il modificatore Displace all'oggetto che si vuole modificare. Occorre entrare in Edit Mode, selezionare tutti i vertici, e selezionare Displace nella casella dei modificatori.

11 Displacement map La texture contenente la mappa di altezza si assegna al pulsante Disp della pagina Map To del materiale. Displacement map E' inoltre possibile specificare l'entita' della modifica attraverso il paremtro Disp. Displacement map Durante il rendering, le Displacement map modificano la geometria dell'oggetto a cui sono associate, producendo quindi effetti di qualita' piu' elevata, al prezzo di un piu' alto numero di triangoli. Displacement map Le displacement map lavorano solamente sui vertici di un oggetti. Affinche' l'effetto sia visibile, occorre che la superfice sia caratterizzata da un gran numero di vertici. Le mappe di trasparenza Nelle normali immagini bitmap, le trasparenze vengono implementate attraverso uno speciale canale, detto canale Alpha. In un materiale, e' possibile adoperare una tecnica simile per definire "buchi" presenti su una superfice utilizzando una texture. Le mappe di trasparenza Le mappe di trasparenza (Alpha Map), vengono implementate tramite texture bicolore, dove il colore bianco viene impiegato per definire i punti in cui e' presente la superfice dell'oggetto. Puo' essere utile per modellare oggetti piatti con contorni molto frastagliati, come foglie od alberi in lontananza.

12 Le mappe di trasparenza In Blender vengono create come normali texture ed applicate nella casella Map To al parametro Alpha. Le mappe di trasparenza Inoltre occorre attivare la rifrazione in Raytrace (pulsante Ray Transp), ed impostare la trasparenza a zero (parametro A = 0). Le mappe di trasparenza Esse permettono di "ritagliare" il contorno di un oggetto. Per vedere il risultato, e' pero' necessario effettuare il rendering della scena. Le mappe di trasparenza Per non avere problemi con le ombre proiettate, occorre impostare l'opzione TraShadow sugli oggetti che ricevono ombre proiettati da elementi ritagliati con mappe di trasparenza. Le mappe di trasparenza Anche le mappe di trasparenza vengono create partendo dalla texture, trasformandola in bianco e nero ed invertendola. Le mappe di trasparenza In questo caso pero', si applicano delle curve molto piu' a gradino, per lasciare solamente il contorno dell'oggetto.

13 Le mappe di trasparenza Eventuali piccole imperfezioni rimaste vengono corrette utilizzando il pennello. Abbiamo visto in precedenza come creare superfici riflettenti utilizzando la tecnica del Raytrace. A volte non e' necessario il calcolo esatto delle riflessioni per ottenere risultati realistici, ma e' sufficiente "dare l'impressione" che esse siano presenti., sono immagini che "approssimano" le riflessioni o le rifrazioni che si avrebbero nel luogo in cui l'oggetto e' situtato. Esse vengono utilizzate per simulare le riflessioni e le rifrazioni in oggetti senza ricorrere al Raytracing. Le mappe di riflessione, simulano la riflessione speculare e ripropongono le immagini riflesse dall'oggetto. Per avere effetti piu' realistici si usano mappe cubiche.

14 Blender organizza le facce del cubo in 6 immagini quadrate (due righe da 3 immagini ciascuna) affiancate in un unica texture. In Blender le mappe di ambiente si creano come texture di tipo EnvMap assegnando come coordinate nella pagina Map Input il tipo speciale Refl. Le mappe di riflessione vengono calcolate automaticamente da Blender durante il rendering. E' possibile stabilire la dimensione di ogni quadrato della texture nella casella CubeRes. Possono quindi essere salvate su disco premendo il pulsante Save nella casella EnvMap della pagina delle Texture.

15 ... Ed eventualmente ricaricarle selezionando la modalita Load nel pannello Envmap. Inoltre e' possibile selezionare se calcolare le mappe di ambiente una volta sola o per ogni fotogramma con le opzioni Static e Anim. La qualita' dell'approssimazione ottenuta utilizzando una mappa di ambiente cubica automatica, dipende dal tipo di oggetto a cui e' applicata: i risultati sono pero' solitamente abbastanza soddisfacenti. Mappa cubica Raytracing