Computer Graphics. Memoria RAM nelle schede grafiche. realismo a buon prezzo: il texture Mapping. Texture Mapping: paradigma di memoria.

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Cornelio Alfano
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Compuer Graphi Lezione 2: Univerià dell Inubria Faolà di Sienze MFN di Varee Coro di Laurea in Informaia nno ademio 200/ Maro Tarini realimo a buon prezzo: il Mapping Memoria RM nelle hede grafihe ii

(reenemene anhe dal verex hader) olo leura!

1 Compuer Graphi Lezione 2: Univerià dell Inubria Faolà di Sienze MFN di Varee Coro di Laurea in Informaia nno ademio 200/ Maro Tarini realimo a buon prezzo: il Mapping Memoria RM nelle hede grafihe ii loro aribui r verie rii porieai aribui ompuai aribui er frammeno Texure RM Sreen (RGB) Sreen 2 (RGB) Deph Coneo Teiure: una memoria RM a bordo della heda video i può aedere dal fragmen hader (reenemene anhe dal verex hader) olo leura! ondivia ifihe modalià di aeo loazione: loazione 2D (o anhe D o 3D) inerpolazione fra valori viini prefilering Texure Mapping: paradigma di memoria Nelle orazioni r frammeno i può aedere ad una RM appoia la ruuraa (paginaa) in un inieme di Texure ("eiure") da qualhe empo, poibile aedere anhe nelle orazioni x verie Ogni eiura è un array uniforme (*) D, 2D o 3D di Texel (le: elemeni (ampioni) di eiura) (*) ioè: ogni exel è dello eo ipo Cao più omune Teiure 2D Ogni exel memorizza aribui di un inorno di un puno della urfiie (ipo imile a quelli he abbiamo aoiao ai verii) uile quando i valori degli aribui variano più reninamene ulla urfiie Texel Tipii eempi di exel: ogni exel un olore (omponeni: R-G-B, o R-G-B-) la eiura è una "olor-map" ogni exel una omponene alpha la eiura è una "alpha-map" ogni exel una normale (omponeni: X-Y-Z) la eiura è una "normal-map" o "bump-map (in he pazio?) ogni exel oniene un valore di ularià la eiura è una ular-map" ogni exel oniene un valore di alezza la eiura è una "diplaemen-map"...

Tipia appliazione (quella oria): rimappare immagini ulla geomeria

RGB 2D (olor-map) lri eempi di olor-map Texure Mapping: Soria 974

aumeno della diffuione rada inraprea oprauo da low end graphi

prinipale enia image baed di rendering Noazione Due noazioni e: 52

0 Texure Spae (o "pazio paramerio" o "pazio -" o "pazio u-v")

2 Tipia appliazione (quella oria): rimappare immagini ulla geomeria lro eempio di olor-map + = + = geomeria 3D (inieme di quadrilaeri) RGB 2D (olor-map) lri eempi di olor-map Texure Mapping: Soria 974 inrodoo da Ed Camull nella ua Phd Thei Ed Camull (MEG-MEG- GURU) Solo nel 992 (!) i ha ex. mapping hardware Silion Graphi RealiyEngine Dal 92 a oggi: rapido aumeno della diffuione rada inraprea oprauo da low end graphi board Oggi: una delle fondamenali primiive di rendering la prinipale enia image baed di rendering Noazione Due noazioni e: 52 e exel.0 Texure Spae (o "pazio paramerio" o "pazio -" o "pazio u-v") Texure 2D Texure Spae Texure Spae in OnGL in DireX (,) (u,v) Texure 2D (0,0).0.0 u.0 exel e: 024 exel Una Texure e' definia nella regione [0,] x [0,] dello "pazio paramerio" (0,0).0.0 v

3 Texure Mapping Texure Mapping d verie (di ogni riangolo) aegno le ue, nello pazio eiura Coì in praia definio un mapping fra il riangolo 3D e un riangolo di eiura x,y, x0,y0 0,0 poizione del mo verie 0,0, aribui del mo verie x2,y2 2,2 2,2 Sreen Spae Sreen Spae Texure Spae Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Texure Spae Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Sreen Spae ompreo: Texure Spae (r verie!) Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria r frammeno Sreen inerpolae Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Problema: inerpolazione lineare R3 aribui ii r verie Ogni frammeno ha le ue, nello pazio eiura ii porieai aribui ompuai Texure Mapping loro aribui Texure Mapping Problema: inerpolazione lineare Eempio: R2 f( v3 ) V3 p proiezione f f(p) V2 V p ha oord. barienrihe a,b, nel riangolo v v2 v3 f( v2 ) u,v= (,0) f( v ) f(p) ha oord. barienrihe a,b, nel riangolo f(v) f(v2) f(v3) Non vale r la proiezione proia! era olo una approimazione andava bene quando inerpolavamo olori, normali non va bene quando inerpoliamo... Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria u,v= (,) u,v= (0,0) u,v= (0,) Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria

Problema: inerpolazione lineare Soluzione: Inerpolaz r. on Correzione Proia Eempio: p ha barienrihe 0 2 p = 0 v0 + v + 2v2,B.

.. p = 0 0 + + 22 Bp = 0 B0 + B + 2B2 Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Soluzione: Inerpolaz r.

on Correzione Proia r frammeno Sreen (on orrezione proia ) p = 0 00 + + 222 w0 w w2 p = p = 0 0 + + 22 w0 w w2 Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià

0 + + 2 w0 w 2 w2 p = 0 w + + 2 w w 0 2 200/ Univerià dell Inubria aribuo finale del frammeno: ' / w' poi alolo: ' = / w e w' = / w Maro Tarini Compuer

4 Problema: inerpolazione lineare Soluzione: Inerpolaz r. on Correzione Proia Eempio: p ha barienrihe 0 2 p = 0 v0 + v + 2v2,B... V V0 = ( x0, y0, z0, w0 ) aribui di p: 0,B0... p (enza orrezione proia ) V2 2,B2... p = Bp = 0 B0 + B + 2B2 Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Soluzione: Inerpolaz r. on Correzione Proia Soluzione: Inerpolaz r. on Correzione Proia r frammeno Sreen (on orrezione proia ) p = w0 w w2 p = p = w0 w w2 Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Inerpolazione Coordinae e on Correzione Proia aribuo originale ' e w' applio ranofrm w0 w 2 w2 p = 0 w w w / Univerià dell Inubria aribuo finale del frammeno: ' / w' poi alolo: ' = / w e w' = / w Maro Tarini Compuer Graphi 0 La eiura va ariaa in Con ii loro aribui Senza L O r frammeno 2,B2... aribui V2 ii porieai aribui ompuai p aribui di p: aribui V0 = ( x0, y0, z0, w0 ) 0,B0... ii porieai aribui ompuai,b... r verie V ii p = 0 v0 + v + 2v2 r verie p ha barienrihe 0 2 loro aribui Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Sreen D Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria Maro Tarini Compuer Graphi 200/ Univerià dell Inubria

5 La eiura va ariaa. Da dio a memoria RM (main) (ulla heda madre) 2. Da memoria RM main a (on board dell'hw grafio) Orazione 2 piuoo lena (, ggio anora) Non fare una vola r frame! La eiura va ariaa: OnGL eempio: glenable(gl_texture_2d); glbindtexure (GL_TEXTURE_2D, ID); glteximage2d ( GL_TEXTURE_2D, 0, // mipmapping GL_RGB, // formao inerno imagewidh, imageheigh, 0, // bordo GL_RGB, // formao nella RM GL_UNSIGNED_BYTE, imagedaa); Come i aegnano le ai verii? ii loro aribui r verie rii porieai aribui ompuai aribui er frammeno Sreen Come i aegnano le ai verii? Due ui poibili del map: Compuare le oord. al volo durane il rendering (r verie) Preompuarle e mandarle ome aribuo x verie (e: alvarle inieme alla meh) ompreo: (r verie!) inerpolae Dinde dall appliazione! Problema diffiile: u-v mapping Problema diffiile: u-v mapping ( u-v == - ) egnare una oppia di exure ad ogni verie della meh In preproeing fao a mano, oppure auomaizzao

6 In OnGL Mandiamo le oord ome ogni alro aribuo In GLSL: inomini delle omponeni di un ve4: x v z w r g b a r q affini xyz di un puno omponeni roo verde blu (e alpha) di un olore oordiane affini (e r,q) (pazio paramerio) Come i aegnano le ai verii? ii loro aribui r verie ompreo: rii porieai varying ompuai (evenualmene raformae) inerpolae varying er frammeno Sreen Come i aegnano le ai verii? Due ipi di ui del map: egnarle le al volo durane il rendering Preompuarle (e alvarle inieme alla meh) Come i aegnano le ai verii? ii loro aribui r verie rii porieai varying ompuai varying er frammeno Sreen eempio : oggei on paern regolari (a quadrei ) produo a parire dalla poizione inerpolae Coordinae reae proeduralmene Coneo: da (x,y,z ) a (, ) e. linearmene In oggeo, mondo oppure via (ioè prima o dopo le raformazioni) Eempi: Creae auomaiamene nhe D D!

7 Come i aegnano le ai verii? Due lai di oluzioni: egnarle le al volo durane il rendering Preompuarle (e alvarle inieme alla meh) Environmen mapping: ferio Environmen map: una eiura he memorizza il olore dell ambiene rifleo da ogni normale della emifera. Come oordinaa eiura, baa uare la normale (raformaa)! eempio 2: envionmen mapping Environmen mapping: ferio Environmen mapping: ubio imula oggeo a hio he riflee uno fondo lonano above lef fron righ bak below imula un maeriale ompleo (a ondizioni di lue fie) Environmen mapping: ubio Environmen mapping: ubio above ii loro aribui r verie rii porieai varying ompuai varying er frammeno Sreen proieo ul ubo, aedo alla faia orripondene lef fron righ bak below alolo 3D [-,+] x [-,+] x [-,+] ome raggio rifleo (dir. di via riflea dalla norm.) 3D 3D inerpolae

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