Pierre Sergei Zuppa Azúa Texturas 3D. Producción de recursos gráficos Texturas 3D TEXTURA Es una...

Pierre Sergei Zuppa Azúa

Texturas 3D

Producción de recursos gráficos

Texturas 3D

TEXTURA

Es una imagen que agrega detalles a la malla de nuestros modelos.

Tipos:– Mapa de Bit– Procedurales


Texturas 3D

TEXTURAS PROCEDURALES

Es una imagen generada por algún algoritmo matemático, con la intención de crear una representación realística de elementos naturales que, a pesar de su aparente aleatoriedad, siguen algún tipo de patrón y ofrece la posibilidad de crear texturas de cualquier tamaño y resolución en tiempo de ejecución, entre otras ventajas.

Normalmente el aspecto realista de estas texturas se consigue mediante el uso de ruido fractal y funciones de turbulencia que se utilizan como representación numérica de la 'aleatoriedad' que nos rodea pero también pueden basarse en simples patrones geométricos.

Ejemplo de ello serían la madera, el mármol, el granito, el metal o la piedra.

Tipos:• Geométricos• Fractales o aleatorios


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PROCEDURALES(MAPAS GEOMÉTRICOS)

Son, en teoría, fáciles de sintetizar, hacen mucho uso de la función matemática de módulo o de operadores binarios.


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PROCEDURALES(MAPAS ALEATORIOS Y FRACTALES)

Estas texturas son mucho más complicadas de sintetizar y también requieren más ciclos de proceso. Suelen basarse en dos algoritmos clave, el Cellular y el Perlin Noise.


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TEXTURAS MAPA DE BIT

Son imágenes digitales que representan una superficie, un material. Las puede generar un artista o diseñador utilizando un software de edición de mapa de bits.

Normalmente estas secuencias de píxeles que representan una imagen vienen encapsuladas en un formato gráfico (.bmp, .jpg, .png).

Tipos más comunes son:– Difusos(diffuse)– Relieve(normal o bump)– Reflejos(specular)– Mapas de luces(ligth maps)– Mapas de sombras (shadow

maps)– Mapas de ambiente (cube map

ó enviroment map)


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TEXTURA(DIFUSA)

Viene siendo la textura principal, esta determina el color de la malla y sus detalles, lo más recomendable es que la imagen no tenga alguna luz direccional

Ejemplo:

Una foto a media mañana a la luz del sol de una pared que genere sombras en su relieve.


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TEXTURA(RELIEVE)

Cuando queremos conseguir un resultado realista o fotorrealista los detalles lo son todo, modelado high-poly, texturas de alta resolución, modelado de detalles por todos lados, sin embargo no podemos modelar todo, ya sea por tiempo o por cuestiones técnicas, la solución es usar un mapa de relieve el cual simula un relieve en la superficie sin aumentar el número de polígonos y hace cálculos de como se ilumina el área en base al ángulo de la fuente de luz y la cámara.

Tipos de mapas de relieve• Bump maps • Normal maps,


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RELIEVE(BUMP MAPS)

Son texturas en escala de grises la cual representa la altura del relieve en base a la intensidad, es decir, blanco = 1, negro = -1.

Entre más oscuro esté una región, más profundo en la malla se marcará, mientras que entre más claro mayor altura tendrá.


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RELIEVES(NORMAL MAPS)

Representan dirección, es decir, no solo representan la altura del relieve, si no también si se inclinan hacía algún lado en base a la mezcla de los 3 canales de color (RGB)

La intensidad:

Rojo (0 - 255) X (-1 a 1)Verde (0 - 255) Y (-1 a 1)Azul (0 - 255) Z (-1 a 1)

Usualmente se usan de una manera muy similar al bump map, por eso casi siempre el color azul es el que predomina.


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TEXTURA(REFLEJOS)

Funcionan como un filtro para agregar un efecto reflectivo a ciertas áreas del modelo, entre más clara sea el área más va a reflejar.

Ejemplo: una pieza de metal pintada pero que tiene desgaste o rayones en algunas zonas y en esas zonas refleja más, entonces con el specular map dibujamos sobre una imagen negra los rayones en color gris claro, entre más claro más va a reflejar.


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TEXTURA (MAPAS DE LUCES)

Es una máscara, es en blanco y negro y entre más clara el área más es la luz que emite, dependiendo del motor de render que usen realmente emitirá luz o simplemente no se verá afectado por las sombras, lo cual da la sensación de que emite luz.


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PROCEDURALES SOBRE LOS MAPAS DE BIT

VENTAJASDensas: se conoce el color en cada punto además, podremos

ver nuevos detalles mientras más nos acerquemos.

Infinitas: están definidas para todo el espacio, es decir que la

textura no se repetirá en ningún momento.

Ocupan poco espacio: Una textura procedural son unas

pocas líneas de código a diferencia de un mapa de bits que

son datos.

Posibilidad de Texturas 3D: Esta definida para todo el espacio, y lo que veamos sea un 'corte' de esta textura que ocupa todo un volumen.

Parametrizables: al modificar los parámetro podemos crear una infinidad de texturas diferentes.

DESVENTAJAS

Computacionalmente costosas.

Difíciles de codificar y de debuggar: Uno de los principales problemas con las texturas procedurales es que no se dibujan, se "inventan"!.

Aliasing


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BILLBOARD

Es un gráfico en dos dimensiones situado en un mundo de tres dimensiones y orientado de manera que mire hacia la cámara y siempre se vea de frente.

Tipos:– Screen-aligned billboard– World-oriented billboard– Axial billboard


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BILLBOARDS

Es un polígono con una textura y vector de orientación asociado. Cuando la posición y orientación de la cámara cambian, este vector de orientación cambiará. Para definir la orientación del polígono tiene:

Un vector normal n,

Un vector up u

Una posición p.

En ocasiones los vectores n y u no son perpendiculares, por lo que es necesario aplicar una serie de transformaciones para conseguirlos. Éstos no deberían ser paralelos puesto que es indeterminado el cálculo perpendicular.


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CÁLCULO DE BILLBOARDS

En caso de no ser perpendiculares es tomado uno de los vectores como fijo y se calcula el vector r mediante el producto cruz de los vectores n y u. El producto cruz nos garantizará que r será perpendicular a n y a u.r = n x u El siguiente paso es normalizarlo, puesto que será utilizado el vector canónico en nuestro sistema de coordenadas.r = r * |r|

Si tomaste el vector n como el fijo, se calcula el nuevo vector u’ mediante:u’ = n x r

Igualmente se necesita normalizar el vector u’. Finalmente creamos la matriz de rotación compuesta por los 3 vectores obtenidos:M = (r, u’, n)


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SCREEN-ALIGNED BILLBOARD

Es el más simple de todos. Su vector u siempre coincide con el vector up de la cámara, mientras que el vector n se toma como el inverso del vector director de la cámara. Estos vectores son siempre perpendiculares por lo tanto no es necesario recalcular ningún otro.

Es útil para representar textos, ya que siempre estará alineado con la pantalla.


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WORLD-ORIENTED BILLBOARD

El vector u se toma del vector up del objeto en coordenadas de mundo. El vector n será el mismo del caso anterior. A partir de estos dos vectores se deriva un nuevo vector ‘u.

Es útil para representar fenómenos como llamas, humo, explosiones y nubes. Una técnica es crear un conjunto de billboards y mezclarlos de manera ordenada.


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AXIAL BILLBOARD

El objeto texturizado no está orientado directo al observador. Lo que se hace es rotar alrededor de algún eje fijo de coordenadas de mundo y alinearse a sí mismo.

Es utilizado para representar árboles lejanos, donde en vez de utilizar un mallado sólido se representa como un único billboard. En este caso el vector fijo es el vector u (como por ejemplo el vector del tronco del árbol) mientras que el vector n es recalculado. El problema con este tipo es que si el jugador sobrevuela por la escena y mira hacia abajo, se notan los árboles como figuras planas.


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MAPA UV

Es una forma de asignar la parte de una imagen a un polígono en el modelo. Cada vértice del polígono es asignado a un par de coordenadas 2D que definen que parte de la imagen es mapeada.


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UNWRAP(DESPLIEGUE)

La operación de crear estos mapas UV se conoce también como "despliegue” debido a que todo ocurre como si la malla fuera desenvuelta o desplegada sobre un plano 2D y puede servir para objetos simples y regulares, sin embargo para mallas más complejas y de formas más orgánicas no da tan buenos resultados por si sola, para eso hay que marcar costuras (seams) en la malla para que el algoritmo las use como líneas de corte y pueda separar la malla con menor distorsión.

Con costuras

Sin costuras


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TIPOS DE UNWRAP

• Smart• Lightmap pack• Follow active quads• Cube projection


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SMART UNWRAP

Esta opción da un mayor control sobre la automatización de la colocación de costuras y el desenvolvimiento basado en los ángulos de la malla. Este método es bueno para formas mecánicas y arquitectónicas tanto simples como complejas.

Las opciones que da este método son:– Límite de ángulo (Angle limit)– Margen de islas(Island margin)– Peso del área (Area weight)


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LIGHTMAP PACK

Toma cada cara del modelo, o seleccionada, y las acomoda en un mapa UV de manera separada cada una, es decir, cada cara es una isla. Esto es útil para motores de juego y de aplicaciones de renderizado en tiempo real ya que la información de la iluminación se guarda en una textura por separado mediante el método 'bake‘. Las opciones que nos da este método son:• Selección (Selected mesh object) • Compartir espacio de textura (Share tex space).• Nueva capa UV (New UV layer).• Nueva imagen (New image).• Tamaño de imagen (Image size): Ajusta el tamaño

de las nueva imágenes.• Calidad de empacado (Pack quality).• Margen (margin).


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FOLLOW ACTIVE QUADS

Toma las caras seleccionadas y las coloca siguiendo la continuidad de los ciclos de las caras (líneas de cara cuadradas una tras otra) incluso si la malla tiene forma irregular. Este método no respeta el tamaño de la imagen ni el área de UV por lo que muy probablemente haya que escalar y acomodar la malla UV.

Las opciones de Modo de longitud de la arista (Edge length mode) son:• Uniforme (Even).• Longitud (Length).


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CUBE PROJECTION

Este método es de los más básicos, proyecta la malla en 6 planos separados creando una isla por cada uno, en el editor UV aparecerán encimadas por lo que se verá como solo una isla, sin embargo pueden moverse y escalarse para acomodarlas.

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