９. サーフェイスリアリティ技法

1. ソリッドスペースの数学的定義

2. マッピング

3. ２次元テキスチャマッピング

4. ２段階テキスチャマッピング

5. OpenGLテキスチャマッピング

6. 環境マッピング

7. バンプマッピング

8. 合成法

9. 霧

10. ソリッドスペースのボリュームレンダリング

11. 気体のジオメトリ

12. OpenGLによる煙

13. ジェットやミサイルの煙など発散し消滅する軌跡

1. 概要Texture mapping２次元画像などを３次元形状の表面に張り付けることで，物体表面の模様や質感を表現する手法

利点

1. モデリングの効率化

2. リアルなモデリング

3. レンダリングの高速化

注意

1. 視点が変わるたびに，張り付けた２次元画像の変形・回転・拡大縮小の処理が必要

2. 画像処理では，再サンプリングが必要

3. ジャギーの発生を抑制する必要

テキスチャマッピングの分類

1. イメージテキスチャマッピング

平行投影マッピング，ラップマッピング，UVマッピング

2. ソリッドテキスチャマッピング

2. マッピング方式1. ラップマッピング

2. 平行投影マッピング

3. UVマッピング

何をマッピングするか

イメージテクスチャマッピングソリッドテキスチャマッピング

どのようにマッピングするか

平行投影マッピング、ラップマッピング、UVマッピング反射マッピング、マッピングアニメーション

どの属性にマッピングするか

カラーマッピング、バンプマッピング、変位マッピング、透明度マッピング、環境マッピング

いくつマッピングするか

単一マッピング、多重マッピング、ミップマッピング

2. マッピング方式1. ラップマッピング

2. 反復ラップマッピング

2. マッピング方式1. 平行投影ラップマッピング

２次元画像を物体表面に平行投影するように貼付ける手法

2. UVマッピング

テキスチャ画像上の点とポリゴン頂点とを対応づけて貼付ける手法

3. ソリッドテキスチャマッピング Solid texture は３次元的情報を備えるので，物体を切断した場合の断面位置に応じた画像を張り付ける

ことが可能

利点

1. 大きな画像メモリを必要としない

2. 面と面の接合部分でも連続した模様となる

3. 複雑な形状の物体にも容易にマッピング可

4. 拡大・縮小によって画像は劣化しない

一般に準備されているテキスチャ 木目，大理石，ストライブ，チェック，丸太，波，海，雲（使用頻度の高いもの）

4. 種々の属性へのマッピング属性が一様ではない模様の形状表現が可属性：色，頂点座標，反射率，透過率，屈折率，透明度，環境，など

カラーマッピング色情報を物体表面に色として張り付ける

画像の色情報を物体表面における拡散反射属性として張り付ける，と考える

バンプマッピング滑らかな平面や曲面に，あたかも凹凸があるかのようにシェーディングを施す

グレースケール画像を準備し，その輝度地の変化を高さの変化に対応させて法線ベクトルを計算し，シェーディングを施す

カラー画像は，R,G,Bの単純加算平均をとってグレースケール画像に変換されるので，最初からグレースケール画像を用いる

変位マッピング複雑な地形や海面などの凹凸を表現するために，グレースケール画像をマッピングし，頂点の座標を変化させる

奥行適応テッセレーション

一様に細かく表現すると広範囲にわたる場合は変化が認識できなくなる

奥行（視点からポリゴンまでの距離）に応じて，メッシュサイズを変える手法

4. 種々の属性へのマッピング

• バンプマッピングの原理

• 例

4. 種々の属性へのマッピング

• 変位マッピング

4. 種々の属性へのマッピングテッセレーション(Tessellation)

2次元画像上で3次元の複雑な立体を表現するために多数のポリゴン (polygon) が用いられるが、テッセレーションは

このポリゴンメッシュをさらに分割して表現することで、画像をより詳細かつ滑らかで現実感のあるものにする技術

例上の三角形も下の四角形も当初のデータは各頂点の座標3点と4点に過ぎない。テッセレータはこれらの頂点間を補完する新たな頂点を生成するテッセレーションを行なう

テッセレーション一様に細かくすると広範囲にわたる場合は性能が悪くなる，これを避けるために，奥行き即ち視点からポリゴンまでの距離に応じて，メッシュサイズをリアルタイムで変える手法例えば，視点から遠ざかるにつれより低解像度の変位マップを利用する

4. 種々の属性へのマッピング

透明度マッピング透明度が扱えるGIF/PNG形式の画像をテキスチャとして物体に張り付ける手法

右図の例；自転車の前にあるフェンスは１枚の平面に十字型画像を反復マッピングしたものである画像の十字型の部分以外は透明になっているため，背景の自転車が透けて見える

4. 種々の属性へのマッピング

環境マッピング／反射マッピング鏡面反射成分の強い物体に周囲の物体を映り込ませる

処理時間を要するレイトレーシング法の代わりに，画像を張り付ける

手法

1. 反射マッピング(reflection mapping)2. 屈折マッピング(refraction mapping)

4. 種々の属性へのマッピング

環境マッピング／屈折マッピング

5. 多重マッピング複数の２次元画像を利用する方法

マルチテキスチャリング

属性マッピング

6. ミップマッピング

7. テキスチャの自動生成

8. マッピング時の画像補間