电子与信息工程学院 计算机科学与来自术系纹理概述1. 纹理的概念 纹理 （ Texture） ：把局部不规则而宏观有 规律的特性称之为纹理。 纹理图像：以纹理特性为主导的图像，常 称为纹理图像。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
2. 纹理的分类
基于纹理的表现形式，纹理可分为___颜 色纹理、_______和_______三大类。

(u,v,w)
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
三维纹理例子
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
几何纹理
为了给物体表面加上一个粗糙的外观， 可以对物体的表面几何性质作微小的扰动， 产生凹凸不平的细节效果，就是几何纹理 的方法，也称为凹凸映射。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
几何纹理
映射方式
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
映射方式
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
三维纹理域的映射

三维物体每一个点(x,y,z)均有一个纹理值 t(x,y,z)，那么物体空间就可以映射到一 个三维纹理空间上了－三维纹理域映射
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
三维纹理域的映射
纹理空间定义在三维空间上，与物体空间 是同维的 把场景中的物体变换到纹理空间的局部坐 标系中去 通过物体空间坐标(x,y,z)来计算纹理坐标

Mip映射技术

思想：

通过为同一几何模型提供多种解析度的纹理， 并随着距离变化作相应更换，避免在超出人眼 感知能力的视距上使用过于精细的贴图，以降 低系统资源浪费
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
Mip映射技术

方法：是将原纹理缩小。为了计算的简便, 通常是将原纹理按2的幂次方不断的缩小。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
凹凸映射

Emboss Mapping（浮雕贴图）
Environment Mapped Bump Mapping (EMBM)环境映射凹凸贴图
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
凹凸映射

Emboss（浮雕式凹凸 贴图）使用一高度图 形材质, 该材质的每一 个像素用来表达表面 凹凸高度。这种材质 通过光源转换为一个 或者多个像素，产生 凹凸贴图。这种凹凸 贴图结合基本的贴图 产生最后的效果。

提出：纹理的清晰度直接影响着图像的真实感， 要想使3D画面更加精细就必须使用更高分辨率的 纹理贴图。微机在进行3D纹理贴图处理时，要先 将纹理数据读入显存，所以高分辨率的纹理贴图 将需要更多的显存，因此显存容量成为制约纹理 精度的主要因素 。
解决方法：1.纹理压缩 2. Mip映射技术
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
凹凸映射



环境映射凸凹贴图在计算一个3D 场景时，把一个纹理（环境映射） 映射到另一个纹理（基本纹理） 上。 环境映射包含反射和其它多种效 果如光源和雾化。这个经过加工 的纹理映射包含了材质。当使用 到凹凸映射的时候，第三个贴图 （凹凸映射）贴到环境映射的那 份贴图上。 这个方法非常有效，因为凹凸映 射为每一个多边形生成大量的纹 理像素的信息，因此渲染出来的 效果更为真实和漂亮。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述


参数法定义： 用一些参数定义纹理模型，纹理模型可以用文本 性文件描述，尤其适合于对构成一个场景的各景 物定义各自的纹理模型，例如室内布臵中对沙发 定义呢质纹理、对家具定义木纹纹理、对地面定 义大理石纹理等等。 纹理使用时，由一个通用的解释程序（它再分别 调用相应的过程）对纹理先解释再映射（因此也 可以称为过程式纹理定义）。
纹理概述
几何纹理——是指基 于景物表面微观几何 形状的表面纹理，如 桔子、树干、岩石、 山脉等表面呈现的凹 凸不平的纹理细节。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
过程纹理——表现了各种规则或不规则的 动态变化的自然景象，如水波、云、火、 烟雾等。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述

一般地讲，利用纹理映射可以在不增加场 景描述复杂度，不显著增加计算量的前提 下，大幅度地提高图形的真实感。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理及纹理映射
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理及纹理映射
纹理概述 二维纹理域的映射 三维纹理域的映射 几何纹理 目前技术状况
3.纹理合成（Texture Synthesis）技术 自从70年代中期Catmull首次采用纹理映 射（Texture Mapping）技术生成景物表面 的纹理细节以来，纹理合成技术得到了广泛 的研究和应用，其发展也经历了纹理映射、 过程纹理合成和基于样图的纹理合成3个主 要阶段。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
环境映射
Cube mapping, spherical mapping, parabolic mapping
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
凹凸映射
1.
2.
颜色纹理只能处理颜色，所生成的物体表面仍 然是光滑的。 在纹理映射基础上提出的Bump Mapping方法是 一种模拟物体表面粗糙纹理的技术，可以不用 对物体的粗糙表面在几何上进行建模就可以改 善物体表面的微观结构，如大理石纹理表面雕 刻的文字、混凝土墙面等效果。此外，更高级 的真实感图形效果如人脸上流淌的汗水也可以 通过随时间变化的Bump mapping来模拟。
真实感图形学 第14讲 纹理及纹理映射
解决计算机生成真实感图象缺乏 现实物体表面细节的问题
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理及纹理映射
用简单光照明模型生成真实感图象，由于 表面过于光滑单调，反而显得不真实 现实物体表面有各种表面细节－纹理


木材表面的木纹 建筑物墙壁上的装饰图案 桔子皮表面的皱纹
纹理概述
（1）纹理映射（Texture Mapping）
纹理映射通常只能在纹理空间和表面参 数空间进行一对一的映射。 由于采样区域的局限性，所获取的纹理样 本通常为小块纹理。 若将小块纹理映射到大的曲面上，它将导 致映射后表面纹理模糊不清，若采用重复映 射技术，则可能出现表面纹理接缝走样等问 题。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
2. 纹理的分类
基于纹理的表现形式，纹理可分为颜色 纹理、几何纹理和过程纹理三大类。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述

纹理的分类
颜色纹理——通过颜 色色彩或明暗度的变 化体现出来的表面细 节。如桌面的木纹、 墙壁上的装饰图案等。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
凹凸映射
缺点： 1.这种浮雕贴图效果的逼真程度十分有限， 难以显示细微的棱角处的反光效果和复杂 的多环境光源效果，也无法表现水波和气 流等特殊效果。 2. 难以表现光滑的、明亮的或者反射的表 面，比如金属，规则表面或者液体就不行 了。 3.缺乏实时改变表面高度的灵活性。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
Mip映射技术

Mip映射的不足：

一般为了减少纹理所占的存储空间，我们只能 对原纹理进行有限次的分级，然而多边形与观 察者之间的距离却有无数种情况。 双线性过滤和三线性过滤。

解决方法：

电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
环境映射

Developed by Blinn and Newell (1976) Reflecting the surroundings on an object Simply map the environment array onto an object in relationship to the viewing direction. It is a fast approximation of the accurate globalillumination rendering techniques.
纹理概述

离散法定义：


用离散法定义纹理较为常用，它将纹理图象数 据定义在一个二维数组中，这个数组可以是各 种图形或图象。 用这种方法定义的纹理，方法灵活，修改也方 便，比较适合于交互式系统的纹理映射显示。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述

连续函数法定义： 任何定义在二维空间（u∈[0,1],v∈[0,1]）的 函数均可作为纹理函数。 实际应用中常采用一些特殊函数。
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
（3）如何进行纹理映射
建立纹理与三维物体之间的对应关系
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
原始模型
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
二维纹理
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
几何纹理
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述

因此纹理映射本质上是从一个坐标系到另一个坐 标系的变换
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
纹理概述
(2) 纹理定义
离散法定义 连续函数法定义 参数法定义

电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
几何纹理模拟常用的方法大致分为两种， 一种是对景物模型进行扰动，即以纹理值 作用到物体表面的法向量上影响纹理图案， 产生凹凸纹理； 另一种是所谓的算法模型，即引入随机变 量，通过递归模式对不规则景物几何纹理 进行模拟，如分形纹理方法。