Graphics Reference
In-Depth Information
Normalen verschoben, also senkrecht zu ihrer Oberfläche. So ist es beispielsweise
möglich, ein Höhenrelief durch das Anwenden einer Displacement Map auf eine
planare Oberfläche zu übertragen und dieser damit eine
raue
Struktur zu verleihen.
Betrachtet man eine Oberfläche aus der Nähe in einem flachen Winkel, so behält
sie trotzdem ihre Struktur. Im Gegensatz dazu bleiben die Oberflächen nach ande-
ren Verfahren absolut planar, sobald man sie „seitlich“ betrachtet, und die Effekte,
die durch bloße Farbänderungen eine Struktur simulieren, gehen so verloren.
Auch im Zusammenhang mit Lichtquellen und Schatten ist Displacement Map-
ping vorteilhaft, da die veränderte Geometrie natürlich auch hier größeren Rea-
lismus bringt. Dies erfordert einen wesentlich größeren Rechenaufwand. Neuere
Grafikprozessoren sind bereits in der Lage, Displacement Mapping vorzugaukeln:
Über Modifikationen der Texturkoordinaten auf Per-Pixel-Basis werden Effekte si-
muliert, die die (nicht existenten, nur beleuchteten) Unebenheiten plastisch wirken
lassen.
Environment Mapping
Ziel des Environment Mapping (auch Reflektions-Mapping)
ist die Nachbildung eines ideal spiegelnden Objekts, auf dessen Oberfläche seine
Umgebung erkennbar ist. Dazu wird das Objekt von einer virtuellen Kugel bzw.
einem virtuellen Würfel umgeben, auf dessen Innenseite die Szenenumgebung als
zweidimensionale Textur sichtbar ist. Aus der Richtung der Kamera und der Nor-
male des Punkts können die Texturkoordinaten errechnet werden. Das Environment
Mapping liefert realistische Ergebnisse und ist dabei schnell und einfach zu be-
rechnen. Ein Nachteil des Environment Mapping besteht darin, dass nur dann eine
korrekte Reflektionsberechnung erfolgt, wenn sich der Objektpunkt im Mittelpunkt
des umgebenden Körpers befindet.
MIP-Mapping
Diese Techniken werden angewandt, solange der Rasterabstand der
Pixel kleiner als jener der Texel ist, einem beliebigen Pixel also höchstens ein Texel
zugeordnet wird. Ist der Rasterabstand der Pixel jedoch größer als jener der Texel,
so entspricht einem Pixel gleich ein ganzer Bereich der Textur. Es ist nicht weiter
schwierig, aber sehr aufwendig, den Farbwert als Mittelwert sämtlicher Texel des
Bereichs zu bilden (Abschn.
10.3
).
Stattdessen verwendet man
MIP-Maps
. Diese enthalten neben der Originaltextur
Kopien derselben mit abnehmender (meist halber) Größe, sogenannte „Detailstu-
fen“ (
level of detail
, LOD), die kleinste Map entspricht einem Texel. Man wählt
daraus die größte Detailstufe aus, die den gewöhnlichen Zustand „Pixel kleiner als
Texel“ wieder herstellt, und arbeitet darauf wie auf der Originaltextur (Abb.
10.11
).
10.2.6 3D-Texturen
Bisher bestand die Texturierung hauptsächlich aus dem „Tapezieren“ einer zwei-
dimensionalen Fläche. Die vorgestellten Methoden scheitern jedoch alle, wenn be-
stimmte Eigenschaften einer Texturoberfläche mit denen einer anderen zusammen-
passen müssen. Dies wird an einem Holzwürfel deutlich: Die Maserung auf einer
