Raumgeometrie. Konstruieren und Visualisieren [Theoriebuch]

B Begriffe des CAD Die Holzmaserungen in Fig. B.9 sind zusätzliche Feinstrukturen, die dem Fußboden und der Tischstütze zuge­ wiesen wurden. In der realen Welt haben viele Objekte solche Feinstrukturen, wobei die Oberfläche oft uneben oder gar zerklüftet ist. Um solche Details nicht aufwändig modellieren zu müssen, werden Texturen verwendet. Eine Textur ist eine zusätzliche Oberflächenstruktur, die bei der Materialbelegung zugewiesen wird, also nicht modelliert werden muss. Im einfachsten Fall entsteht eine Textur durch „Aufkleben“ eines vorgegebenen Bildes, wie vorhin beschrieben. Solche Texturen wirken manchmal aber unnatürlich. In Fig. B.10 siehst du zwei Bilder mit Holzkörpern. Beim linken Bild geben die „aufgeklebten“ Pattern Maps das Holzwachstum falsch wieder. Beim rechten Bild sind hingegen die durchgehenden Jahresringe berücksichtigt. Hier wurde eine prozedurale Textur verwendet, bei der die auf der Oberfläche erscheinenden Muster nicht „aufgeklebt“, sondern mit einem Algorithmus berechnet werden. Fig. B.10  Fig B.10 Um unregelmäßige oder raue Oberflächen zu simulieren, kann Bump Mapping verwendet werden. Eine Bump Map (bump = Unebenheit) ist ein beliebiges Graustufenbild, das auf die Oberfläche des Objekts „hinaufgerechnet“ wird ( Fig. B.11). Die den Oberflächenpunkten zuge­ wiesenen Graustufen werden verwendet, um die Flächennormalen rechnerisch mehr oder weniger stark abzulenken. Dies beeinflusst beim Rendern die Helligkeit der Pixel und erzeugt so den Eindruck einer unebenen Oberfläche. Fig. B.11  Fig B.11 Beim Simulieren stark ausgeprägter Unebenheiten wirkt auch Bump Mapping nicht realistisch, besonders am Umriss des Objekts. Wirf einen Blick auf die beiden Säulen in Fig. B.12. Die linke Säule wurde mit Bump Mapping gerendert, die rechte Säule mit dem wesentlich aufwändigeren Displacement Mapping (displacement = Verlagerung). Auch bei diesem Verfahren wird ein Graustufenbild verwendet. Im Gegensatz zum Bump Mapping wird hier die Geometrie der Oberfläche während des Renderns aber (temporär) verändert. Die Punkte werden (den Grau- stufen entsprechend) mehr oder weniger in Richtung der Flächen- normalen verschoben. Fig. B.12  Fig B.12 In Fig. B.13 siehst du Beispiele für Bump Mapping und Displacement Mapping. Die Feinstrukturen (Prägungen auf dem Ball, Gras, Schrift auf dem Zylinder) sind nicht modelliert, sondern bloß Texturen. Auch für andere Effekte auf Oberflächen (etwa beleuchtete Schriftzüge oder partielle Transparenzen) stehen Mapping- Verfahren zur Verfügung.  Fig B.13 161 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv