Betriebswirtschaftslehre (B.Sc.) an der Universität Duisburg Essen
Prozedurale Texturen
1. C A R L
V O N
O S S I E T Z K Y
Prozedurale Texturen
Johannes Diemke
Ubung im Modul OpenGL mit Java
Wintersemester 2012/2013
2. Ruckblick
Traditionelles Texture Mapping
Graphische Primitive werden mit Bildern versehen
Verlagerung von Details in Texturen
I Vereinfachung geometrischer Modelle
I Darstellung komplizierter Ober
achen durch Photographien und
Bilder
Nachteile
Hoher Speicherbedarf
Kompliziertes Mapping
Photographien beinhalten bereits Beleuchtung
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3. Ruckblick
Wieso ist das ein Problem?
Inhalt von 3D Programmen setzt sich zusammen aus
I Meshes
I Animationen
I Texturen
Texturen nehmen ublicherweise den groten Anteil am benotigten
Speicherbedarf ein
Was kann man machen?
JPG Komprimierung (Faktor 10 bis 20, verlustbehaftet)
Prozedural generierte Texturen (sehr viel hoher, verlustfrei)
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4. Prozedurale Techniken
Allgemein
Verwendung von deterministischen Algorithmen zur Generierung von
Programminhalten
I Objekte
I Eigenschaften
I Bewegungen
I Musik
Vorteile
I Zeit- und platzsparende Generierung komplexer Inhalte
I Flexibilitat durch parametrische Kontrolle
I Detail on Demand
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5. Prozedurale Techniken
Beispiel: Pixar's Brave
Prozedural generierte Baume, Busche, Blumen etc.
math as a brush/an artistic tool
(Quelle: http://youtu.be/EnaA9ZRPXiE)
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6. Prozedurale Texturen
Was sind prozedurale Texturen?
Durch Algorithmen generierte Texturen
I Im Primarspeicher
I Direkt im Fragment-Shader
Textur = Algorithmus + Parameter
Komplexe Texturen durch Kombination und Modi
7. kation
bestehender Texturen
I Texturen werden in einfachere Operationen unterteilt (divide and
conquer)
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8. Prozedurale Texturen
Vorteile
Beliebige Au
osung (Detail on Demand)
Keine Komprimierungsartefakte (verlustfrei)
Geringer Speicherbedarf
Texturen konnen falls notwendig direkt
tileable erzeugt werden
Normal-Map Generierung
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9. Prozedurale Texturen
Verbinden mehrerer einfacher Standardfunktionen ...
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10. Prozedurale Texturen
... zu etwas Komplexerem
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11. Prozedurale Texturen
Beispiel: Textur im Primarspeicher generieren
Speicher fur die Textur allozieren:
int[] texture = new int[256*256];
// Hier die Textur mit Daten fullen
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.wrap(texture);
gl.glBindTexture(GL2.GL_TEXTURE_2D, textureId);
gl.glTexSubImage2D(GL2.GL_TEXTURE_2D, 0, 0, 0, 256, 256, GL2.GL_RGBA,
GL2.GL_UNSIGNED_BYTE, intBuffer);
Texel in die Textur schreiben:
public void setTexel(int x, int y, int r, int g, int b, int a) {
texture[x + (y 8)] = ((a 0x000000ff) 24) |
((b 0x000000ff) 16) |
((g 0x000000ff) 8) |
((r 0x000000ff));
}
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12. Prozedurale Texturen
Beispiel: Textur im Primarspeicher generieren (Forts.)
Sinusplasma:
for(int y=0; y 256; y++)
for(int x=0; x 256; x++) {
int value = (int)((Math.sin(2*Math.PI/256*x*xPeriods) +
Math.sin(2*Math.PI/256*y*yPeriods) + 2) / 4 * 255);
setTexel(x, y, value, value, value, 255);
}
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13. Prozedurale Texturen
Perlin Noise
Wurde 1983 von Ken Perlin wahrend seiner Arbeit an TRON
entwickelt
I Primarspeicher war zu klein fur Texturen
I Objekte sahen zu
sauber aus
I Idee: Modulation mit Rauschfunktion noise : Rn ! R
(Quelle: http://www.noisemachine.com/talk1/)
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14. Prozedurale Texturen
Beispiel: Perlin Noise in TRON Legacy
Isosurface eines Perlin Noise Volumens unter Verwendung des
Marching Cubes Algorithmus
(Quelle: http://jtnimoy.net/?q=178)
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17. Prozedurale Texturen
Beispiel: Solid Texturing im Fragment-Shader (Forts.)
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18. Prozedurale Texturen
XPTS
eXtensible Procedural Texturing System
Graphbasierter Editor zur Erzeugung prozeduraler Texturen im
Primarspeicher
Implementiert gangige Algorithmen
Erweiterbarkeit durch Plugins
Integrierte Plugin IDE
Speicherung von Texturen in XML-Dialekt oder Binarformat
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22. Literatur
Dave Shreiner
OpenGL Programming Guide
http://www.opengl-redbook.com/
Richard S. Wright, Benjamin Lipchak und Nicholas Haemel
OpenGL SuperBibel
http://www.starstonesoftware.com/OpenGL/
Randi J. Rost
OpenGL Shading Language
http://www.3dshaders.com/
Tomas Akenine-Moller, Eric Haines und Naty Homan
Real-Time Rendering
http://www.realtimerendering.com/
Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2012 / 2013 21/21