Concetti generali. Aggiungere una Texture

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1 Concetti generali Aggiungere una Texture Molto spesso per la definizione di un materiale fotorealistico i parametri studiati nelle precedenti lezione non sono sufficenti. Molte superfici hanno infatti delle caratteristiche che non sono costanti su di esse e variano in modo irregolare e particolare. Proviamo a pensare al colore di un legno con le sue venature, o al granito o ancora alle decorazioni applicate su un oggetto mediante adesivi o stampa. In questi casi non è sufficente definire un semplice colore per la superficie. Pensiamo ad uno specchio vecchio e rovinato. La riflessione sulla sua superficie non è uniforme, in alcune zone particolarmente sciupate lo specchio addirittura non rifletterà. In questo caso sarà la riflessione a non avere un valore costante sulla superficie dell'oggetto. In tutte queste situazioni si ricorre all'uso di Textures, ovvero motivi che mappati in vario modo sulla superficie riprodurranno il comportamento specifico delle varie superifici. Le texures sono di due tipi: Immagini e procedurali. Le textures immagine possono essere semplici fotografie o immagini appositamente create in programmi come photoshop, le immagini si prestano molto bene a riprodurre tutti i tipi di superficie. Il più delle volte è sufficente scattare delle fotografie a superfici reali con una serie di accorgimenti (sia allo scatto sia in postproduzione) per avere delle ottime textures. Le textures procedurali sono calcolate dal computer per mezzo di specifici algoritmi e sono molto utili in alcune situazioni. Creiamo una semplice primitiva nella scena di default di Modo e definiamo su di essa un unico materiale Test. Sappiamo che nello Shader Tree viene creato un apposito gruppo che contiene tutto il necessario per il nuovo materiale; per il momento all'interno di questo gruppo è presente l'item Material che definisce le proprietà generali del materiale. Accediamo al menù Add Layer in alto a destra dello Shader Tree L'elenco riporta, tra gli altri, tutti i tipi di textures disponibili. Cellular, Checker, Constant, Dots, Gradient, Grid, Noise,Process, Ripples, Weave, Weight Map Texture, Wood tutte queste sono texures procedurali. Image Map invece permette di aggiungere un layer che contiene una texture immagine e sarà la nostra scelta.

2 Quando aggiungiamo un layer immagine ci viene richiesto di scegliere un immagine attraverso un pannello attraverso il quale possiamo caricare un immagine da disco con Load Image oppure scegliere tra le immagini già presenti nella scena (nessuna nel nostro caso) e presenti nel pannello come thumbnails o, infine, creare una nuova immagine vuota da utilizzare all'interno del programma per vari scopi quali il painter integrato di Modo. Il Layer immagine è stato aggiunto allo Shader Tree. Espandiamo il layer appena creato agendo sul piccolo + alla sua sinistra ed osserviamo la presenza di un layer annidato. Ogni texture è definita da due elementi tra loro strettamente correlati. Un layer di tipo Immagine contenente tutti i riferimenti e parametri necessari al trattamento dell'immagine che abbimao caricato ed un layer di tipo Texture Locator che si occupa di posizionare l'immagine sui nostri modelli. Utilizziamo Load Image e carichiamo un immagine che riporta una griglia e che ci sarà utile per studiare i vari tipi di mappatura. Questa operazione di posizionamento dell'immagine sul modello è piuttosto complessa. Pensiamo all'immagine come ad un foglio di carta con il quale dobbiamo incartare il nostro modello facendo aderire la carta su tutta la sua superficie. Se il modello è un semplice cilindro o un box possiamo facilmente immaginare come fare ad adattare il foglio, ma se dobbiamo incartare oggetti complessi come possiamo procedere? Esistono numerose possibili tecniche che cercheremo di analizzare.

3 Mappature Geometriche semplici Planar Seleziniamo il Texture Locator ed accediamo ai suoi parametri di configurazione attraverso l'apposito pannello delle proprietà L'immagine viene applicata al modello in modo planare. Per capire immediatamente questo tipo di mappatura basta pensare che l'immagine venga proiettata sull'oggetto da un proiettore per diapositive. Projection è la parte del pannello che si occupa di definire il tipo di proiezione. Projection Type definisce il tipo di mappatura. Analizziamo le mappature fondamentali: La mappatura planare deforma l'immagine mappata via via che la superficie risulta maggiormente inclinata rispetto all'asse di proiezione. Questa mappatura è molto usata in tutte quelle superfici che per loro natura sono approssimabili ad un piano. Un pavimento, una parete, il soffitto, un terreno sono tutte superfici per le quali è possibile usare efficacemente una mappatura planare. E' possibile definire l'asse di proiezione della textures tra X,Y e Z.

4 La parte alta del pannello, Transform ci permette invece di definire la dimensione della mappa ( Size ), spostarne il centro di applicazione ( Position ), ruotarla attorno ai tre assi e definire l'ordine di rotazione ( Rotation e Order ). AutoSize, infine, ci permette di dimensionare la textures esattamente all'ingombro del materiale su cui stiamo mappando. Una volta definita la dimensione della texture è importante porsi una domanda: quando la texture finisce cosa accade alla superficie? Possiamo definire il comportamento ai margini con Horizontal Repeat e Vertical Repeat. E' possibile scegliere tra: Reset: in questo caso una volta finita l'immagine torneremo a vedere la superficie sotto di essa definita dal Materiale. Repeat: la texture si ripete all'infinito Mirror: la texture si ripete specchiandosi ad ogni ripetizione Edge: viene mantenuto il valore del bordo della texture

5 Cylindrical Spherical Un'altro importante tipo di mappatura è quella cilindrica. In questo caso l'immagine viene avvolta attorno ad un asse. Nell'esempio è stato selezionato l'asse Y. Importante il parametro Horizontal Wrap che permette di definire il numero di ripetizioni dell'immagine attorno all'asse. Questa mappatura si presta bene a mappare oggetti approssimabili ad una geometria cilindrica, come ad esempio il tronco di un albero, una colonna, una bottiglia ecc. Osserviamo come l'immagine sulle basi del cilindro sia completamente deformata. Per mappare le basi possiamo definire un materiale differente ed usare, ad esempio, una mappatura planare. La mappatura sferica proietta l'immagine da tutte le direzioni verso il centro della superficie. Questo tipo di mappatura porta con se una deformazione inevitabile sui poli della sfera di proiezione, ma è comunque la migliore soluzione per mappare superfici la cui forma puo approssimarsi con una sfera, come, ad esempio, una pietra, un mappamondo, Come nelle altre tipologie è possibile impostare posizione, scala e rotazione in Transform, il comportamento in caso di ripetizione della texture e il numero di ripetizioni orizzontali e verticali.

6 Cubic / Box UV mapping La mappatura UV comprende in se le mappature appena viste e offre numerose altre possibilità oltre ad un livello di controllo superiore. La mappa UV si basa sull'idea di rappresentare il modello tridimensionale in uno spazio bidimensionale. Mentre fino ad ora, concettualmente, abbiamo cercato di adattare l'immagine bidimensionale al modello tridimensionale, ora faremo esattamente l'opposto. Per creare e gestire queste mappe UV Modo ci mette a disposizione un certo numero di strumenti raccolti nel Layout di interfaccia UV. Quando creiamo geometrie Modo crea automaticamente una possibile mappa bidimensionale (UV map) del modello. Questa rappresentazione, in quanto bidimensionale, usa due coordinate: U e V, mentre nella rappresentazione tridimensionale del modello sono necessarie 3 coordinate: X,Y e Z. La mappatura cubica esegue tre mappature planari sui rispettivi assi, selezionando in base all'orientamento i poligoni che dovranno essere mappati con le tre proiezioni. Questo genere di mappatura si presta a molte situazioni come, ad esempio, mappare un tavolo di legno, una lastra di pietra ecc. La mappatura Box è molto simile, solo esegue 6 proiezioni, due per ogni asse, contrapposte in modo da evitare il ribaltamento della texture. Nell'immagine è riportato il Layout UV dove è ben visibile a destra la consueta rappresentazione tridimensionale del modello e a sinistra una rappresentazione in due dimensioni dello stesso modello, ovvero una sua

7 mappa UV. Attiviamo dal menù Options della finestra UV la voce Show Image per visualizzare sullo sfondo della mappa l'immagine selezionata. Quindi dai parametri del Texture Locator scegliamo UV come tipo di proiezione Una caratteristica essenziale delle mappe UV è quella di essere indipendenti dalle deformazioni che apportiamo al modello. Se deformo il cilindro con un Bend osserviamo come si comporta la mappa UV e come si comporta una normale mappa cilindrica. Osserviamo la corrispondenza. Selezionando dei poligoni sul modello la selezione degli stessi è visibile anche sulla mappa UV ed è subito evidente come l'immagine sia stata in pratica applicata in modo planare sulla mappa UV dell'oggetto. Il livello di controllo offerto dall'uv è immenso. Possiamo selezionare poligoni/vertigi/edges e muoverli/ruotarli/scalarli nella vista UV per deformare l'applicazione dell'immagine o per far si che su determinati poligoni sia mappata una determinata parte dell'immagine. Nella figura successiva, ad esempio, sono state selezionate tre fascie di poligoni ed è stata effettuata una scalatura con il normale strumento Scale di Modo che, applicato nella finestra UV, agisce sulle coordinate U e V del modello.

8 Nel caso della UV map l'immagine sul modello segue la deformazione del modello in quanto a far riferimento per la mappatura è la mappa UV che non viene influenzata dall'operazione di deformazione. La mappa cilindrica invece non segue la deformazione in quanto è un sistema di proiezione che continua a proiettare nello stesso modo andando quindi a coinvolgere parti diverse del modello dopo la deformazione. Questa caratteristica della mappatura UV è molto sfruttata per la mappatura di oggetti particolari. Immaginiamo di dover modellare una strada e voler mappare su di essa la segnaletica orizzontale. Possiamo seguire due strade: a) Modelliamo la strada e quindi creiamo una mappa in alta risoluzione da mappare in modo planare sulla strada stessa. Consumiamo molta memoria a causa delle dimensioni dell'immagine, che dovranno essere molto elevate per offrire un risultato di buona qualità, e non riusciamo comunque ad ottenere un dettaglio elevatissimo. La creazione dell'immagine porta via molto tempo. Ogni modifica al modello comporta una modifica all'immagine. b) Creiamo un modello rettilineo della strada, mappiamo in UV, quindi deformiamo il modello per ottenere il risultato desiderato. L'immagine è più piccola grazie alla forma del modello. Potremo poi sfruttare una ripetizione verticale per renderla ancora più piccola, in questo caso riusciamo con un immagine molto più piccola ad avere un dettaglio decisamente superiore. La creazione dell'immagine è semplice. Possiamo liberamente modificare il modello e la textures si adatterà.

9 Creare una UV map Modo genera automaticamente una mappa UV quando creiamo delle primitive e successisamente cerca di integrare nell'uv le eventuali operazioni di modellazione che creano nuovi poligoni. Non sempre però l'uv creata è quella che ci serve, in alcune circostanze l'uv non viene proprio creata e infine potremo aver bisogno di più mappe UV per lo stesso oggetto. Per creare una mappa UV utilizziamo il layout di interfaccia UV e selezioniamo lo strumento UV Projection Tool, il primo della lista nella colonna di sinistra che, al solito, contiene gli strumenti relativi al layout scelto. Nella parte bassa della colonna troviamo le opzioni per lo strumento. Il primo menù ci permette di sceglierre il tipo di proiezione da usare per creare la mappa UV. Troviamo i consueti Planar, Cylindrical, Spherical e Cubic che agiscono come le rispettive proiezioni che abbiamo studiato, ma questa volta (come già osservato) non sarà l'immagine 2D ad adattarsi alla geometria 3D, ma la geometria 3D ad essere rappresentata su un piano 2D da cui poi la mappatura di un immagine è una questione elementare. Una volta scelto il tipo di mappatura clicchiamo sulla finestra UV per veder comparire la mappa; possiamo continuare ad editarne i parametri per trovare la giusta soluzione. Osserveremo la comparsa di poligoni rossi sulla mappa UV. Questi segnalano il fatto che quelle areee della mappa UV sono condivise da più poligoni tra loro sovrapposti nella proiezione. I poligoni sovrapposti vedranno mappate su di loro le solite porzioni dell'immagine. Se ad esempio creo una mappa UV planare sull'asse Y di una sfera, tutti i poligoni della mappa saranno rossi perchè proiettando la sfera su un piano le due seemisfere superiore ed inferiore risultano sovrapposte. Mappando un immagine sulla sfera con questa UVmap vedremo l'immagine ripetuta sui due emisferi

10 Deselezioniamo lo strumento UV Projection Tool in modo da applicare la mappatura e cerchiamo di creare una nuova UV per la solita sfera. Su questa nuova mappa UV proviamo altri tipi di mappature, quella sferica, ad esempio, non presenterà poligoni sovrapposti. L'elenco delle mappe UV si trova nel pannello Lists, nella colonna di destra comune a tutti i layout di interfaccia. Un metodo molto potente per la mappatura di superfici chiuse particolarmente ostiche (pensate alla testa di un uomo) è l'utilizzo dell' Unwrap tool. Rimaniamo con la nostra sfera ed agiamo nel seguente modo: a) creiamo una nuova mappa UV e selezioniamola b) selezioniamo un certo numero di Edges sulla superficie. Immaginiamo che la nostra superficie sia ricoperta da un sottile strato di pelle e pensiamo di volerla scuoiare. La selezione di Edges rappresenta il taglio iniziale sulla pelle. Per creare una UV aggiuntiva semplicemente clicchiamo su (new map), assegnamo un nome e diamo l'ok. La mappa, per il momento vuota, verrà aggiunta all'elenco e sarà possibile selezionare su quale mappa UV lavorare semplicemente selezionandola dall'elenco. Nel Texture Locator, quando scegliamo come tipo di mappatura l'uv, avremo un menù che ci permetterà di scegliere la mappa UV da usare per quella specifica texture. c) selezioniamo Unwrap Tool, quindi clicchiamo e trasciniamo nella finestra UV. Pensiamo a questa operazione come all'atto di levare la pelle dalla superficie e applicarla su un piano. Facciamo varie prove cambiando la selezione iniziale di edges.

11 Canale Alpha In alcune circostanze l'immagine da applicare al materiale potrebbe richiedere l'utilizzo di un canale alpha (ovvero un canale di trasparenza) per applicare solo parte dell'immagine sul materiale. Creiamo ad esempio da Photoshop un'immagine che contenga una semplice scritta. Senza sfondo come mostra la quadrettatura di base. Carichiamo l'immagine (in formato PSD) in Modo mappandola su un qualsiasi oggetto e osserveremo come la parte di immagine che abiamo lasciato trasparente in Photoshop risulti tale anche in Modo. Praticamente sul nostro materiale vedremo esclusivamente la scritta TESTO mentre tutto attorno continueremo a vedere il colore del materiale sottostante.