Texturierung Flashcards
(23 cards)
Warum werden Texturen in der Computergrafik verwendet?
Texturen ermöglichen eine realistische Gestaltung von Oberflächen, indem sie detaillierte Strukturen simulieren, ohne die Geometrie zu verändern. Dadurch können Materialien wie Holz, Metall oder Stoff effizient dargestellt werden.
Welche Probleme gibt es bei der Darstellung ohne Texturen?
- Unnatürliche Farbverläufe, insbesondere bei einfachen Beleuchtungsmodellen.
- Geometrische Detailmodifikation ist zu aufwendig, wenn man jede kleine Struktur modellieren müsste.
Was sind Texturkoordinaten?
Texturkoordinaten (𝑢,𝑣) bestimmen, welcher Ausschnitt einer Textur auf eine Oberfläche projiziert wird. Sie werden pro Eckpunkt eines Polygons gespeichert und bei der Rasterisierung interpoliert.
Welche automatischen Mapping-Techniken gibt es?
- Kugel-Mapping: Projektion einer Textur auf eine Kugel.
- Zylinder-Mapping: Projektion auf einen Zylinder.
- Box-Mapping: Projektion auf die Flächen eines Würfels.
Warnung: Automatische Mapping-Methoden funktionieren oft nur für einfache Objekte und müssen bei komplexen Geometrien manuell angepasst werden.
Welche Probleme treten bei der Verwendung von Texturen auf?
- Hoher Speicherbedarf für hochauflösende Texturen.
- Artefakte beim Vergrößern (Magnification) und Verkleinern (Minification).
- Aliasing-Effekte, wenn viele Texel auf wenige Pixel abgebildet werden.
Was ist das Problem bei der Texturverkleinerung (Minification)?
Beim Rendern entfernter Objekte können viele Texel auf ein einziges Pixel fallen, was zu Moiré-Mustern und Flimmern führt.
Was ist bilineare Filterung?
Eine Interpolationsmethode, die den Farbwert eines Pixels aus den vier nächstgelegenen Pixeln berechnet.
Vorteil: Weichere Übergänge.
Nachteil: Kann zu leichten Unschärfen führen.
Was ist trilineare Filterung?
Eine Erweiterung der bilinearen Filterung, bei der zusätzlich zwischen zwei MIP-Map-Stufen interpoliert wird.
Vorteil: Weiche Übergänge zwischen verschiedenen Detailstufen der Textur.
Nachteil: Erhöhter Rechenaufwand.
Warum wird anisotrope Filterung verwendet?
Sie reduziert Verzerrungen bei schrägen Oberflächen, indem sie die Abtastung der Textur an den Blickwinkel anpasst.
Nachteil: Erfordert höhere Speicherbandbreite und Rechenleistung.
Was ist MIP-Mapping?
Eine Technik, bei der verkleinerte Versionen einer Textur bereits im Voraus berechnet werden, um Aliasing-Effekte zu vermeiden.
Welche Vorteile bietet MIP-Mapping?
- Reduziert Aliasing und Flimmern bei entfernten Texturen.
- Verbessert die Performance, da kleinere Texturen schneller geladen werden können.
Was ist trilineare Filterung in Verbindung mit MIP-Mapping?
Ein Verfahren, das zwischen zwei benachbarten MIP-Map-Stufen interpoliert, um sanftere Übergänge zwischen verschiedenen Detailstufen zu erreichen.
Warum sind einfache Interpolationsmethoden problematisch?
Wenn Texturkoordinaten linear interpoliert werden, führt dies zu Verzerrungen bei perspektivischen Projektionen.
Wie funktioniert perspektivisch korrekte Interpolation?
Statt einfach (u,v) zu interpolieren, werden sie durch die homogenen Koordinaten
𝑤 normalisiert:
𝑢~=𝑢/𝑤, 𝑣~=𝑣/𝑤
Warnung: Die Division durch
𝑤
w muss für jedes Pixel durchgeführt werden, was zusätzliche Rechenzeit benötigt.
Was ist Bump Mapping?
Bump Mapping simuliert Oberflächenunebenheiten, indem Normale in einer Textur gespeichert und für die Beleuchtung verwendet werden.
Welche Einschränkung hat Bump Mapping?
Es verändert nur die Beleuchtung, nicht die tatsächliche Geometrie. An Objektkanten bleibt das Modell flach.
Was ist Displacement Mapping?
Eine Technik, bei der die Geometrie tatsächlich verändert wird, basierend auf einer Höhentextur.
Was ist der Unterschied zwischen Bump Mapping und Displacement Mapping?
- Bump Mapping: Ändert nur Lichtreflexionen, keine Geometrie.
- Displacement Mapping: Verändert die Geometrie tatsächlich und ermöglicht reale Höhenunterschiede.
Was sind 3D-Texturen?
Texturen, die nicht auf eine Oberfläche projiziert werden, sondern direkt im 3D-Raum definiert sind.
Anwendung: Simulation von Marmorstrukturen, Rauch oder Flüssigkeiten.
Was sind 1D-Texturen?
Texturen, die für Farbverläufe oder Datenvisualisierung (z. B. Höhenkarten) verwendet werden.
Welche Methoden existieren zur Verbesserung der Texturqualität?
- Bilineare und trilineare Filterung: Weichere Übergänge zwischen Texeln.
- MIP-Mapping: Vermeidung von Aliasing bei entfernten Objekten.
- Anisotrope Filterung: Bessere Texturqualität bei schrägen Oberflächen.
- Bump Mapping: Simuliert Unebenheiten in der Beleuchtung.
- Displacement Mapping: Verändert tatsächlich die Geometrie.
Warum ist perspektivische Korrektur bei Texturen wichtig?
Ohne perspektivische Interpolation entstehen Verzerrungen, da einfache lineare Interpolation die Tiefeninformationen nicht berücksichtigt.
Welche Nachteile hat MIP-Mapping?
- Erhöhter Speicherbedarf (ca. 1/3 mehr als die Originaltextur).
- Detailverluste, wenn eine falsche MIP-Map-Stufe gewählt wird.
