CGExercises

CG Exercise #07

Computergraphik Übungsblatt #07

OpenGL Tutorial: Texturen


Aufgabe 7.1: Textur laden


OpenGL Vertex-Attribute

Starten Sie mit Ihrem Code aus der vorhergehenden Übung #06.

Suchen Sie sich eine beliebige Textur (d.h. ein Bild im jpg oder png Format) aus.

Laden Sie das Bild mit dem Framework (in initializeOpenGL!) mittels

lglLoadQtTexture(“image.png”)

Sie erhalten die Id eines sog. Textur-Objektes (siehe auch Cheat Sheet → Texturing). Wenn die Textur ordnungsgemäß geladen werden konnte, ist die Id ungleich 0. Überprüfen Sie dies.

Binden bzw. aktivieren Sie das Textur-Objekt nun (in renderOpenGL!) via

lglTexture2D(tex_id)

vor dem Zeichnen eines texturierten Objektes.

Die Id 0 ist gleichbedeutend mit der Deaktivierung der Texturierung, dh. mit lglTexture2D(0) schalten Sie die Texturierung nach dem Zeichnen wieder aus.

Materialien:

Aufgabe 7.2: Textur-Koordinaten


Textur-Atlas
für einen Würfel

Erstellen Sie von Hand einen VBO mit dem Framework, der die 6 Seiten eines Würfels enthält (LGL_QUADS). Den Würfel platzieren Sie z.B. auf der Bodenplatte des Roboters.

Definieren Sie für jeden der 6 Quader entsprechende Texturkoordinaten, so dass Sie den rechts abgebildeten Texturatlas verwenden können. Der Textur-Atlas hat eine 4×4 Kachelung.

Zum besseren Verständnis skizzieren sie am besten zuerst einmal den Würfel von Hand und nummerieren die Vertices in der Skizze durch. Dann vollziehen Sie anhand der Zeichnung die Vertices nach, die zum Zeichnen des jeweiligen Quads benötigt werden. Dasselbe gilt für die Texturkoordinaten, d.h. fertigen Sie eine Skizze des Texturatlas an, die Sie mit den korresspondierenden Nummern der Vertices beschriften. Die jeweilige Texturkoordinate eines bestimmten Vertex ergibt sich dann anhand seiner Nummer.

Optional: Sie können die Würfelskizze sogar ausschneiden und zu einem echten Würfel zusammenfalten. Damit lassen sich die Gegebenheiten am besten veranschaulichen.


Texturierter Würfel

Achtung: Die linke obere Ecke des Bildes entspricht der linken unteren Ecke des Texturraums, d.h die beiden Räume sind entlang der Y-Achse gespiegelt! Der Ursprung der Texturkoordinaten ist im Bild also links oben und nicht links unten!

Aufgabe 7.3: Tri-Stripping

Verwenden Sie nun Tri-Stripping (d.h. LGL_QUAD_STRIP anstelle von LGL_QUADS), um denselben texturierten Würfel mit drei Strips zu definieren (Deckel, Seiten und Boden).

Zum besseren Verständnis skizzieren sie zuerst einmal den Würfel von Hand und nummerieren die Vertices durch. Dann vollziehen Sie anhand der Zeichnung die Vertices nach, die für den jeweiligen Triangle Strip benötigt werden.

Aufgabe 7.4: Backface-Culling (Optional)


Back-Face Culling

Verwenden Sie nun Backface-Culling → lglBackFaceCulling.

Die Darstellung ist nun evtl. fehlerhaft. Korrigieren Sie dies, indem Sie die Reihenfolge der Vertices entsprechend ändern.

Aufgabe 7.5: Code verstehen: MipMapping

In dieser Aufgabe führen wir eine Code-Recherche zum Thema MipMapping durch. D.h. wir analysieren die Funktion lglCreate2DMipMap() des Frameworks, welche eine MipMap-Hierarchie der Texturdaten erzeugt.

Vollziehen Sie die einzelnen dazu notwendigen Schritte im Quelltext des Frameworks mit Hilfe des Debuggers von QtCreator nach (RTFC)! Starten Sie als Ausgangspunkt für die Recherche mit der Funktion lglLoadQtTexture, welche nach einigen internen Schritten schließlich die Funktion lglCreate2DMipMap aufruft.

Als Ergebnis der Recherche notieren Sie bitte die Reihenfolge der OpenGL-Befehle, welche das Framework für die Erzeugung einer MipMap aufruft?

Tipps:

  • Stepping mit dem Debugger → Breakpoint in lglLoadQtTexture setzen
  • Taste F2 in QtCreator → Springt zur Definition der aktuellen Funktion unter dem Cursor (bzw. Right-Click auf die Funktion)

Angenommen, Sie würden das selber nachimplementieren wollen, wieviel Stunden reine Programmierarbeit würden Sie dafür ansetzen?

Optional: Implementieren Sie eine rudimentäre Version des MipMapping selber. Vergleichen Sie Ihren tatsächlichen Aufwand mit Ihrer Schätzung.

Aufgabe 7.6: UV-Koordinaten (Optional)

Exportieren Sie Ihr Blender-Objekt als OBJ mit UV-Koordinaten. Stellen Sie das Objekt mit der entsprechenden Textur neben dem Roboter und dem Würfel dar. Alternativ können Sie diese OBJ und PNG Dateien verwenden, welche zusammen einen texturierten Hai darstellen.

Hinweis: Der Bildraum in Blender und der Bildraum in OpenGL unterscheiden sich (Spiegelung entlang der Y-Achse). Sollte die Textur also falsch auf dem Haifisch dargestellt werden, dann ist es notwendig die Textur vertikal zu spiegeln oder die Texturkoordinaten entlange der Y-Achse zu spiegeln.


Hausaufgaben bis zum nächsten Praktikum

Musterlösung: Bitte stellen Sie Ihre Musterlösung aus dem Praktikum kurz vor.

1. OpenGL / Tri-Stripping:

  1. Was denken Sie: Wieviele Vertices können wir im Falle eines Würfels einsparen?
  2. Optional: Kennen Sie eine Methode, um einen Würfel mit einem einzigen Strip darzustellen?
  3. Optional: Kennen Sie eine Methode, um beliebige Geometrie mit einem einzigen Strip darzustellen? Nennen Sie hier das passende Stichwort!
  4. Welche gl-Befehle benötigen Sie, um mit OpenGL für den Würfel ein entsprechendes Vertex-Array zu erzeugen und zu rendern (nur Reihenfolge)?

2. OpenGL / Texturen:

  1. Welche gl-Befehle benötigen Sie mindestens, um mit OpenGL ein entsprechendes Textur-Objekt zu erzeugen und zu aktivieren (nur Reihenfolge)?
  2. MipMaps funktionierten ursprünglich nur für Texturen mit einer 2er-Potenz als Größe. Überlegen Sie, was die Ursache dafür gewesen sein könnte.

3. Bilineare Textur-Interpolation:
Es sei eine 2×2 Textur mit folgenden Farbwerten von links oben nach rechts unten gegeben: Rot, Magenta, Cyan, Weiss.

  1. Welche vier Texturkoordinaten entsprechen den vier Texeln mit diesen Farbwerten?
  2. Bestimmen Sie die Farbe an der Texturkoordinate (0.25, 0.625) für die folgenden Texture-Lookup-Modi:
  • GL_NEAREST
  • GL_LINEAR

4. Alpha-Blending:

  1. Es sein ein Alpha-Wert von 25% für den Over-Operator gegeben. Mischen Sie damit die folgende Farbe: Cyan over Magenta.
  2. Was ergibt sich für einen Alpha-Wert von 75%?
  3. Ist der Over-Operator kommutativ? Was ergibt sich also für einen Alpha-Wert von 25% für Magenta over Cyan?

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