Proseminar Computer Graphics WS 2005/06

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Proseminar Computer GraphicsWS 2005/06

• Enviroment Normal Mapping

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Übersicht

• Motivation
• Normal Mapping
• Grundlagen
• Beispiele
• Enviroment Mapping
• Grundlagen
• Verfahren
• Beispiele
• Zusammenfassung

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Übersicht

• Motivation
• Normal Mapping
• Grundlagen
• Beispiele
• Enviroment Mapping
• Grundlagen
• Verfahren
• Beispiele
• Zusammenfassung

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Motivation

• Ziel realistisches Bild geringe Rechenzeit
• Idee
• detailreiche Darstellung von polygonreichen
  Objekten durch polygonarme Objekte? Normal
  Mapping
• Spiegelungen über Texture Mapping, anstatt über
  Ray-Tracing / Radiosity darstellen? Enviroment
  Mapping

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Motivation
6
Motivation
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Übersicht

• Motivation
• Normal Mapping
• Grundlagen
• Beispiele
• Enviroment Mapping
• Grundlagen
• Verfahren
• Beispiele
• Zusammenfassung

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Normal Mapping - Grundlagen

• Früher
• Color Map (mit Shading Information)
• Color Light Map
• Color Height Map
• Heute
• Color Normal Map
• Color Displacement Map

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Normal Mapping - Grundlagen

• Erstellung der Normalmap aus dem polygonreichen
  Modell
• Speicherung der Normalen des Modells in der
  Normalmap
• X-, Y-, Z- Richtung der Normalen werden als RGB
  Werte in jedem Pixel abgelegt
• z.B. 0 Rotanteil,100 Grünanteil und 50
  Blauanteil entsprechen dem Normalenvektor (-1, 1,
  0)
• Bei NormalmapsBlauanteil gt50

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Normal Mapping - Grundlagen

• Texturierung des polygonarmen Modells mit der
  Normalmap
• Die Normalmap moduliert die Normalen des
  Modells? Modell täuscht komplexe Geometrie vor
• Beleuchtungsberechnungen über die perturbierten
  Normalen

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Normal Mapping - Grundlagen

• Realisierung von Normal Mapping in OpenGL
• Normal Map wird einer Geometrie zugewiesen
• Berechnung der neuen Normalen über die Normal Map
  und die Normalen der Geometrie
• Beleuchtung über Per-Pixel-Lighting (Pixel-Shader)

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Normal Mapping - Grundlagen
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Normal Mapping - Beispiele
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Normal Mapping - Beispiele
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Normal Mapping - Beispiele
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Normal Mapping - Beispiele
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Übersicht

• Motivation
• Normal Mapping
• Grundlagen
• Beispiele
• Enviroment Mapping
• Grundlagen
• Verfahren
• Beispiele
• Zusammenfassung

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Enviroment Mapping - Grundlagen

• Darstellung von Reflexionen an Objekten durch
  Texturen
• Sichtstrahl wird wie beim Raytracing über die
  Oberflächennormale gespiegelt
• Verschiedene Parametrisierungsformen der
  Enviroment Map
• Blinn/Newell
• Sphere
• Cube
• Paraboloid

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EM Sphere Mapping

• Die Spheremap entspricht der, an einer perfekten
  Kugel gespiegelten, Umgebung aus einer bestimmten
  Perspektive
• Der Bereich hinter der Kugel wird zu einer
  Singularität, und wird am Rand der Spheremap
  dargestellt

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EM Sphere Mapping

• Vorteile
• nur eine Singularität (Blinn/Newell zwei)
• fast in jeder Hardware unterstützt
• sehr schnelles Verfahren
• nur eine Textur wird benötigt
• Nachteile
• nicht uniform (perspektivenunabhängig)
• Verzerrungen

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EM Cube Mapping

• Verwendung bei der Spiegelung an Objekten nahe
  dem Bildmittelpunkt
• Die Szene wird in 6 Texturen gespeichert
• Aufteilung der Szene in 6 Bildbereiche
• rendern der Szene aus dem Objektmittelpunkt
  entlang der Achsen mit einem Öffnungswinkel von
  90
• Bild in Textur abspeichern

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EM Cube Mapping

• Die Cubemap wird auf die Innenseite eines Würfels
  um das Objekt gelegt, an dem gespiegelt werden
  soll
• Ein Strahl vom Auge des Betrachters wird
  entsprechend des Einfallswinkels zur
  Flächennormale reflektiert
• Die Reflexionsstrahlen bestimmen den
  darzustellenden Pixel der Cubemap auf dem Objekt

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EM Cube Mapping

• Vorteile
• keine Singularität
• schnelles Verfahren
• uniform
• Nachteile
• Verzerrungen bei zunehmendem Abstand von
  Objektmittelpunkt zu Weltmittelpunkt

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EM - Cube Mapping

• Realisierung von Cube Mapping in OpenGL
• Es werden 6 Aufnahmen vom Szenenmittelpunkt aus
  gemacht, und in der Cubemap abgespeichert
• Man setzt die Textur Variablen entsprechend, und
  bindet die Cubemap-Textur an das spiegelnde Objekt

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EM Beispiele

• Statische Cube Map

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EM Beispiele
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EM Beispiele

• Beispiel für eine nicht-statische Cube Map

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Übersicht

• Motivation
• Normal Mapping
• Grundlagen
• Beispiele
• Enviroment Mapping
• Grundlagen
• Verfahren
• Beispiele
• Zusammenfassung

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Zusammenfassung

• Normal und Enviroment Mapping erzielen sehr hohen
  Realismus zu sehr geringem Rechenaufwand.

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Quellen

• http//wwwcg.in.tum.de/Teaching/FA2003/Workouts/bo
  sch/Vortrag.zip
• http//members.shaw.ca/jimht03/normal.html
• http//developer.nvidia.com/page/home.html
• ID Software, Raven Software Quake 4

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Fragen?!

• Danke für ihre Aufmerksamkeit.