第五章 虚拟环境的绘制技术 第六节 纹理映射.pptVIP

第五章 虚拟环境的绘制技术 第六节 物体表面细节的模拟 用前面几节中介绍的方法生成的物体图象，往往由于其表面过于光滑和单调，看起来反而不真实，这是因为在现实世界中的物体，其表面通常有它的表面细节。在本节中，将介绍模拟物体表面细节的方法，使生成的图形更加自然、逼真。 两种方法： 1、 表面细节多边形：对于简单规则的颜色纹理，如门窗、平面文字等，可用表面细节多边形来模拟。首先将待生成的颜色纹理构造细节多边形，然后将细节多边形覆盖到物体表面上。 2、纹理映射 ?? 7.1 纹理概述 ??? 用简单光照明模型生成真实感图象，由于表面过于光滑和单调，反而显得不真实。 现实世界中的物体，其表面往往有各种表面细节。为了真实表现物体的细节需要采用纹理映射（texture mapping)技术。 1 纹理：是物体表面的细小结构。它分为： （1）颜色纹理：是指光滑表面的花纹、图案等图形。 （2）几何纹理，是基于物体表面的微观几何形状的表面图形。(如桔子表面的皱纹) 2 纹理映射 是把得到的纹理映射到三维物体的表面的技术。 在定义了纹理以后，还要处理如何对纹理进行映射的问题。 对于二维图象纹理，就是如何建立纹理与三维物体之间的对应关系； 而对于几何纹理，就是如何扰动法向量。 7.6 三维纹理域的映射 ??? 前面介绍的二维纹理域映射对于提高图形的真实感有很大的作用，但是，由于纹理域是二维的，图形场景物体一般是三维的，这样在纹理映射的时候是一种非线性映射，在曲率变化很大的曲面区域就会产生纹理变形，极大的降低了图象的真实感，而且对于二维纹理映射，对于一些非正规拓扑表面，纹理连续性不能保证。假如在三维物体空间中，物体中每一个点(x,y,z)均有一个纹理值t(x,y,z)，其值由纹理函数t(x,y,z)唯一确定，那么对于物体上的空间点，就可以映射到一个纹理空间上了，而且是三维的纹理函数，这是三维纹理提出来的基本思想。三维纹理映射的纹理空间定义在三维空间上，与物体空间是同维的，在纹理映射的时候，只需把场景中的物体变换到纹理空间的局部坐标系中去即可。 以木纹的纹理函数为例，来说明三维纹理函数的映射，它是通过空间坐标(x,y,z)来计算纹理坐标(u,v,w)：首先求木材表面上的点到木材中心的半径R: R= ，对半径进行小的扰动，有R=R+2sin(20*a )，然后对z轴进行小弯曲处理，R = R + 2sin(20*a + w/150)，最后根据半径R用下面的伪码来计算color值作为木材表面上点的颜色，就可以得到较真实的木纹纹理： { grain = R MOD 60 ; /* 每隔60一个木纹 */ if ( grain 40 ) ??? color = 淡色 ; else ??????? color = 深色 ; } * * 纹理映射场景 7.2 纹理的表示 一、二维纹理的函数（数学模型）表示 ??? 在纹理映射技术中，最常见的纹理是二维纹理。映射将这种纹理变换到三维物体的表面，形成最终的图象。给出一个二维纹理的函数表示： [x]表示小于x的最大整数。它的纹理图象模拟国际象棋上黑白相间的方格，如图4.5.1所示。 二、二维纹理的图象表示 7.3 二维纹理映射的原理 主要由下面的方式确定 ： （1） （2）当物体表面是多边形时，只要给出多边形的顶点的纹理坐标，就建立了纹理与该多边形映射关系。对三角形来说，其内任一点P表示为 P＝aP0＋bP1＋cP2 其中 a＋b＋c＝1 根据各点的几何坐标求出abc的值，那么P点的纹理坐标为： u u0 u1 u2 ＝a ＋ b ＋c V v0 v1 v2 （3）当物体表面是参数曲面时，那么只要给出参数与纹理坐标之间的关系，也就建立了纹理与曲面之间的映射了。对于一般参数 7.4 Catmull方法 7.5 Mip图方法 另一种计算 D 的方法是将 abcd 的面积开方