Принципы отображения текстур

Прежде чем приступать к упражнениям, необходимо получить некоторое представление о картах текстур и их применении в других картах, не несущих информацию о цвете. В большинстве случаев из карты отображения цветов получаются производные карты, используемые для передачи многих свойств, присущих различным построителям теней. Эти свойства более подробно поясняются в последующих разделах.

Цвет

Создаваемые карты текстур передают информацию о цвете, связанную с определенным каналом отображения цвета, называемым в некоторых программах каналом рассеяния (diffuse). Отнюдь не обязательно, чтобы все карты отображения цветов содержали цвет. Для этого могут быть использованы и полутоновые изображения. Даже если поверхность полностью окрашена ярко-красным цветом, целесообразно создать для нее текстуру окраски сплошным красным цветом в программе раскраски, а затем внести небольшие изменения в значение и оттенок. Ведь чистая окраска, полученная в программе трехмерной графики, может зачастую выглядеть неестественно. Слева на рис. 6.2 представлена крышка клапанного механизма, для которой в программе трехмерной графики был назначен синий цвет окраски, а справа — простая карта отображения цветов, раскрашенная в Photoshop с использованием фильтра Noise (Шум) для создания произвольного изменения оттенка.

Прозрачность

С помощью создаваемых карт можно передавать свойства прозрачности модели. При этом белый цвет считается совершенно прозрачным, черный — непрозрачным, а все промежуточные цвета дают разную степень прозрачности. Так, слева на рис. 6.3 показана карта прозрачности, созданная в Photoshop, а справа — визуализированный результат ее конкретного применения. Обратите внимание на то, как в данной карте прозрачности использован цвет и как это оказывает влияние на окраску шланга.

Зеркальное отражение

Яркость и окраска подсветки на поверхности также могут быть переданы с помощью карты текстуры. В данном случае для ввода убедительных деталей в материал можно воспользоваться информацией о цвете или полутонах. Светлые оттенки обычно дают более яркие подсветки, тогда как темные оттенки — более тусклые и слабые подсветки. Черный цвет не передает информацию о подсветках.

Мера яркости

Мера яркости называется также накалом, общим или постоянным освещением. Благодаря отображению текстуры, в канале светимости (luminosity) передается самосвечение отдельных частей объекта, в частности, кончика сигареты или открытого огня.  Геометрическая форма пламени,  визуализирована без карты светимости. А в результате применения карты линейно изменяющейся окраски пламени в канале светимости построителя теней и последующей визуализации получается более убедительный вид пламени, приведенного на данном рисунке справа.

В некоторых программах для передачи эффекта свечения объектов может быть использована карта меры яркости либо создана специализированная карта.

Отражательная способность

Если поверхность способна отражать свет, то скорее всего эта ее способность неодинакова на разных ее участках. Именно в этом случае может быть использована карта текстуры для передачи отражательной способности (reflectivity). Белый цвет полностью отражает свет, черный полностью его поглощает, а промежуточные цвета имеют разную степень отражательной способности.Бильярдный шар без применения карты отражения, посредине — изображение кругового градиента (во вставке), созданного для передачи отражательной способности разных участков поверхности шара, а справа — визуализированный результат применения карты отражения.

Рельефность

Для имитации свойств рельефности, присущих поверхностям, в программах трехмерной графики применяются так называемые карты рельефности (bump maps). В средствах визуализации информация о полутонах из файла текстуры используется для вычисления мельчайших деталей поверхности. Это, безусловно, замедляет визуализацию изображения в завершенном виде. При этом вместо изменения геометрической формы во время визуализации создается иллюзия рельефности.

Рельефы могут быть как положительными (в виде впадин на поверхности), так и отрицательными (в виде выступов на поверхности). Допустим, что первоначально в качестве основного уровня поверхности используется черный на 50% тон. Любой более светлый тон (например, черный на 20%) будет соответствовать более высокому уровню относительно основного уровня поверхности, а более темный тон (в частности, черный на 80%) — более низ кому. Именно это и показано на рис. 6.7. Так, слева на этом рисунке представлена карта рельефности, созданная в Photoshop, а справа — визуализированный результат ее применения в трехмерном виде. При этом рельеф не оказывает никакого влияния на форму отбрасываемой тени.

Рельефы выглядят наиболее убедительно, когда не виден профиль объекта либо края поверхности. В противном случае требуется смещение.

Смещение

Для имитации смещения, как и рельефности, применяются карты, на основании которых выполняются вычисления отдельных частей геометрической формы, но с одним существенным отличием: смещение на самом деле изменяет очертание или силуэт геометрической формы.

Изменение цветового тона (градаций серого) оказывает такое же влияние на смещение, как и на рельефность. В данном случае ясно видно, что в результате смещения форма шины стала выпуклой, что не замедлило сказаться на тени, отбрасываемой шиной.

Дополнительные возможности применения карт текстур

Карты текстур можно связать и с другими свойствами, помимо описанных выше. Список этих свойств ограничивается лишь характеристиками конкретного построителя теней. В частности, у построителя теней Lambert (По Ламберту) среди прочих отсутствуют каналы зеркального и обычного отражения. Положенный в его основу математический аппарат не принимает эти свойства во внимание. В то же время некоторые построители теней допускают применение текстур в своих каналах глянцевитости, преломления или металлических свойств. Этот список может быть продолжен.