Das Dokument behandelt die Grundlagen des Texture-Mappings in OpenGL und Java, einschließlich der Erstellung, Bindung und Verwendung von Textur-Objekten. Es erklärt die Herkunft der Bilddaten sowie die notwendigen Parameter für die Konfiguration von Texturen und die Herausforderungen bei der Anwendung auf geometrische Primitive. Zudem werden Lösungen für häufige Probleme beim Texture-Mapping vorgestellt und relevante Literaturquellen genannt.

1. CARL
VON
OSSIETZKY
Texture-Mapping
Johannes Diemke
¨
Ubung im Modul OpenGL mit Java
Wintersemester 2010/2011

2. Texture-Mapping
Grundlagen
Graphische Primitiven werden mit Bildern versehen
Eingef¨hrt von Dr. Edwin Catmull (1974)
u
Texture-Mapping erm¨glicht nahezu realistische Szenen
o
Reflection-Mapping
Bump-Mapping
...
Graphikkarte wird entlastet
Keine komplexe Geometrie notwendig
Details werden in Texturen verlagert
Darstellung komplizierter Ober߬chen durch Bilder
a
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3. Texture-Mapping
Teekanne mit Texturen
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4. Texture-Mapping
Reflection-Mapping in Terminator 2 (1991)
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5. Texture-Mapping
Texturen in OpenGL
Mussten fr¨her POT (Power-Of-Two) sein
u
Breite und H¨he sind 2er-Potenzen
o
Moderne Hardware kann mit NPOT (Non-Power-Of-Two) Texturen
umgehen
Herkunft der Texturdaten
Bild vom Sekund¨rspeicher
a
Prozedural im Prim¨rspeicher
a
M¨ssen uber spezielle OpenGL-Befehle der Graphikkarte ubergeben
u ¨ ¨
werden
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6. Texture-Mapping
Einschub: Textur-Zustand
Umfasst f¨r das Texture-Mapping relevante Eigenschaften
u
Textur
Filter
Wrap-Mode
Textur-Objekte
Textur-Zustand kann an Textur-Objekte gebunden werden
Erm¨glicht schnelles Wechseln zwischen Textur-Objekten und den
o
an ihnen gebundenen Eigenschaften
Werden durch einen Integer identifziert
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7. Texture-Mapping
Textur-Objekte (Forts.)
Erzeugen eines Textur-Objektes
private int genTexture(GL2 gl) {
final int[] tmp = new int[1];
gl.glGenTextures(1, tmp, 0);
return tmp[0];
}
Binden eines Textur-Objektes uber seine ID
¨
gl.glBindTexture(GL2.GL_TEXTURE_2D, textureId);
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8. Texture-Mapping
Textur-Objekte (Forts.)
Erzeugen, Binden und Konfigurieren des Textur-Zustandes
int textureId = genTexture(gl);
gl.glBindTexture(GL2.GL_TEXTURE_2D, textureId);
// texture filter
gl.glTexParameteri(GL2.GL_TEXTURE_2D, GL2.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL2.GL_LINEAR);
gl.glTexParameteri(GL2.GL_TEXTURE_2D, GL2.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL2.GL_LINEAR);
// texture wrap mode
gl.glTexParameteri(GL2.GL_TEXTURE_2D, GL2.GL_TEXTURE_WRAP_S,
GL2.GL_CLAMP_TO_EDGE);
gl.glTexParameteri(GL2.GL_TEXTURE_2D, GL2.GL_TEXTURE_WRAP_T,
GL2.GL_CLAMP_TO_EDGE);
// set image data
gl.glTexImage2D(GL2.GL_TEXTURE_2D, 0, GL2.GL_RGBA, width, height, 0,
GL2.GL_RGBA, GL2.GL_UNSIGNED_BYTE, buffer);
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9. Texture-Mapping
Verwenden von Textur-Objekten
Texture-Mapping muss zun¨chst eingeschaltet werden
a
Identifikation von Textur-Objekten geschieht uber die ID
¨
gl.glEnable(GL2.GL_TEXTURE_2D);
gl.glBindTexture(GL2.GL_TEXTURE_2D, textureId);
gl.glBegin(GL2.GL_QUADS);
gl.glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); gl.glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
gl.glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); gl.glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f);
gl.glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); gl.glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f);
gl.glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); gl.glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f);
gl.glEnd();
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10. Texture-Mapping
Abbilden von Texturen auf Geometrie
Bei eingeschaltetem Texture-Mapping wendet OpenGL die aktuelle
Textur auf jedes Primitiv an
Texturkoordinaten spezifizieren wie die Textur auf die Geometrie
abgebildet wird
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11. Texture-Mapping
Wo kommen die Bilddaten her?
Einlesen uber die Klasse ImageIO
¨
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File(filename));
BufferedImage bufferedImage = ImageIO.read(fileInputStream);
width = bufferedImage.getWidth();
height = bufferedImage.getHeight();
// store pixels in TYPE_INT_ARGB format in packedPixels array
int[] packedPixels = new int[width * height];
bufferedImage.getRGB(0, 0, width, height, packedPixels, 0, width);
// OpenGL expects textures to be flipped upside down
temp = new int[width * height];
for(int x=0; x<width; x++)
for(int y=0; y < height; y++) {
temp[x + (y * width)] = packedPixels[x + ((height - 1 - y) * width)];
}
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12. Texture-Mapping
Wo kommen die Bilddaten her? (Forts.)
OpenGL ben¨tigt die Bilddaten in Form eines Buffer-Objektes
o
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(temp.length * 4);
buffer.order(ByteOrder.nativeOrder());
// convert the image data to the specified format
buffer.put(convertToRGBA(temp));
buffer.rewind();
// load the image data into a texture
gl.glTexImage2D(GL.GL_TEXTURE_2D, 0, GL.GL_RGBA, width, height, 0, GL.GL_RGBA,
GL.GL_UNSIGNED_BYTE, buffer);
Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / 2011 12/18

13. Texture-Mapping
Texture-Mapping in JOGL 2.0
JOGL 2.0 bietet Hilfsklassen zum Laden von Texturen
Vereinfacht das Texture-Mapping extrem
texture = TextureIO.newTexture (new File ("deathstar.png"), false);
texture.setTexParameteri(GL2.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL2.GL_LINEAR);
texture.setTexParameteri(GL2.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL2.GL_LINEAR);
texture.setTexParameterf(GL2.GL_TEXTURE_WRAP_S, GL2.GL_CLAMP_TO_EDGE);
texture.setTexParameterf(GL2.GL_TEXTURE_WRAP_T, GL2.GL_CLAMP_TO_EDGE);
texture.setTexParameteri(GL2.GL_GENERATE_MIPMAP, GL2.GL_TRUE);
texture.bind();
deathstar.draw();
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14. Secondary-Color
Problem
Texture-Mapping f¨hrt bei beleuchteter Geometrie zu ungewollten
u
Effekten
Texture-Environment ist i. A. auf GL MODULATE gesetzt
Beleuchtete Geometrie wird mit der Texture-Map kombiniert
Reduziert die Sichtbarkeit der Specular-Highlights
Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / 2011 14/18

15. Secondary-Color
L¨sung
o
Die spiegelnde Komponente beim Shading addieren
Wird Secondary-Specular-Color genannt
Kann automatisch von OpenGL durchgef¨hrt werden
u
gl.glLightModeli(GL.GL_LIGHT_MODEL_COLOR_CONTROL,GL.GL_SEPARATE_SPECULAR_COLOR);
gl.glLightModeli(GL.GL_LIGHT_MODEL_COLOR_CONTROL,GL.GL_SINGLE_COLOR);
Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / 2011 15/18

16. Texture-Mapping
Bei Problemen helfen die folgenden Fragen
Sind f¨r jeden Vertex die Texturkoordinaten gesetzt?
u
Ist die Dimension der Textur korrekt?
Wurde die Datei gefunden?
Sind die Filter richtig gesetzt?
Ist das Textur-Mapping eingeschaltet?
Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / 2011 16/18

17. 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-M¨ller, Eric Haines und Naty Hoffman
o
Real-Time Rendering
http://www.realtimerendering.com/
Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / 2011 17/18

18. Literatur
Edward Angel
Interactive Computer Graphics
http://www.cs.unm.edu/˜angel/
Gerald Farin und Dianne Hansford
Practical Linear Algebra
http://www.farinhansford.com/books/pla/
Fletcher Dunn und Ian Parberry
3D Math Primer for Graphics and Game Development
www.gamemath.com/
Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / 2011 18/18