Mapeo de Texturas: Explorando la dimensionalidad en la visión por computadora

Por Fouad Sabry

Qué es el mapeo de texturas

El mapeo de texturas es un método para mapear una textura en un gráfico generado por computadora. La textura aquí puede ser detalle de alta frecuencia, textura de superficie o color.

Cómo se beneficiará

(I) Información y validaciones sobre los siguientes temas :

Capítulo 1: Mapeo de texturas

Capítulo 2: Mapeo normal

Capítulo 3: Interpolación bilineal

Capítulo 4: Filtrado de texturas

Capítulo 5: Mapa de luz

Capítulo 6: Mapeo de reflexión

Capítulo 7: Mapeo de cubo

Capítulo 8: Mapeo UV

Capítulo 9: Unidad de mapeo de texturas

Capítulo 10: Dibujo técnico

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre mapeo de texturas.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso del mapeo de texturas en muchos campos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados, y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o información básica para cualquier tipo de Mapeo de Texturas.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 14 may 2024

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Capítulo 1: Mapeo de texturas

El mapeo de texturas es una técnica utilizada para mapear una textura en una imagen generada por computadora. En este contexto, la textura puede ser un detalle de alta frecuencia, una textura de superficie o un color.

En 1974, Edwin Catmull desarrolló la primera versión del método.

El mapeo de texturas inicialmente se refería al mapeo difuso, un método que simplemente mapeaba los píxeles de una textura en una superficie 3D (envolviendo la imagen alrededor del objeto). En las últimas décadas, el advenimiento del renderizado de múltiples pasadas, el multitexturizado, los mapas MIP y los mapeos más complejos, como el mapeo de altura, el mapeo de relieve, el mapeo normal, el mapeo de desplazamiento, el mapeo de reflexión, el mapeo especular, el mapeo de oclusión y muchas variaciones de la técnica (controladas por un sistema de materiales) han hecho posible simular casi fotorrealismo en tiempo real al reducir drásticamente el número de polígonos y los cálculos de iluminación necesarios para construir una escena.

Un mapa de superficie Puede ser un mapa de bits o una textura generada. Se pueden guardar en formatos de archivo de imagen estándar, hacer referencia a ellos mediante formatos de modelos 3D o descripciones de materiales, y agruparse en paquetes de recursos.

Las superficies visibles pueden tener de 1 a 3 dimensiones, aunque las dos dimensiones son las más comunes. Los datos del mapa de textura se pueden almacenar en órdenes aleatorios o en mosaico para aumentar la coherencia de la caché cuando se utilizan con tecnología contemporánea. Las API de representación a menudo administran los recursos del mapa de texturas (que pueden residir en la memoria del dispositivo) como búferes o superficies, y pueden permitir el procesamiento en textura para efectos adicionales como el procesamiento posterior o la asignación de entornos.

A menudo contienen datos de color RGB (almacenados como color directo, formatos comprimidos o color indexado) y, ocasionalmente, un canal adicional para la mezcla alfa (RGBA), especialmente para vallas publicitarias y texturas de superposición de calcomanías. Es factible emplear el canal alfa (que puede ser fácil de almacenar en formas que el hardware pueda interpretar) para fines tales como la especularidad.

Se pueden combinar varios mapas de textura (o canales) para gestionar la especularidad, las normales, el desplazamiento y la dispersión del subsuelo, por ejemplo, para el renderizado de pieles.

Los atlas de texturas y las matrices de texturas se pueden utilizar para fusionar muchas imágenes de texturas para disminuir las transiciones de estado en el hardware contemporáneo. Pueden verse como la progresión moderna de los gráficos de mapas de mosaicos. La tecnología moderna admite con frecuencia texturas de mapas cúbicos de varias caras para la asignación de entornos.

Los mapas de texturas se pueden recopilar a través del escaneo/fotografía digital, producirse en herramientas de edición de imágenes como GIMP, Photoshop o pintarse directamente sobre superficies 3D utilizando una herramienta de pintura 3D como Mudbox o zbrush.

Comparable a poner papel decorativo en una caja blanca básica. Cada vértice de un polígono recibe una coordenada de textura (que en el caso 2d también se conoce como coordenadas UV). Esto se puede lograr mediante la asignación explícita de características de vértices, actualizadas manualmente en una aplicación de modelado 3D utilizando herramientas de desenvoltura UV. El material también se puede asociar con una transformación procedimental de espacio 3D a espacio de textura. Esto se puede realizar mediante proyección plana, mapeo cilíndrico o mapeo esférico. Las asignaciones complejas pueden tener en cuenta la distancia a lo largo de una superficie para minimizar la distorsión. Durante el renderizado, estas coordenadas se interpolan a través de las caras de los polígonos para muestrear el mapa de textura. Las texturas se pueden duplicar o reflejar para extender un mapa de bits rectangular finito sobre un área mayor, o pueden tener una asignación inyectiva única uno a uno de cada fragmento de superficie (lo cual es importante para la asignación de representación y la asignación de luz, también conocida como horneado).

La asignación de texturas convierte la superficie del modelo (o el espacio de pantalla durante la rasterización) en espacio de textura, donde el mapa de textura aparece en su forma no distorsionada. Las herramientas de desenvoltura UV a menudo proporcionan una vista del espacio de textura para la manipulación manual de coordenadas de textura. Ciertas técnicas de representación, como la dispersión del subsuelo, se pueden aproximar mediante operaciones de espacio de textura.

La multitexturización es la aplicación de muchas texturas a un polígono simultáneamente.

El filtrado de texturas rige la forma en que se calculan las muestras (por ejemplo, cuando se muestran como píxeles en la pantalla) a partir de elementos de textura (píxeles de textura). La interpolación del vecino más cercano es el método más barato, aunque la interpolación bilineal y la interpolación trilineal entre mapas MIP son dos alternativas que se utilizan a menudo para reducir el aliasing o los bordes dentados. Si una coordenada de textura se extiende fuera de los límites de la textura, se sujeta o se ajusta. Al ver texturas en ángulos de visión oblicuos, el filtrado anisotrópico reduce los artefactos direccionales de manera más efectiva.

La transmisión de texturas es un método que consiste en emplear secuencias de datos para texturas, cuando se puede acceder a cada textura en dos o más resoluciones, para elegir qué textura debe cargarse en la memoria y utilizarse en función de la distancia de dibujo desde el visor y la memoria de texturas disponible. La transmisión de texturas permite que un motor de representación utilice texturas de baja resolución para objetos distantes y las resuelva en texturas más detalladas leídas de un origen de datos cuando el punto de vista se acerque a esos objetos.

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