Präsentation

Stefan Dubois WS 02/03

Texturen

in Java 3D

Übersicht • Was sind Texturen? • Klassenhierarchie • fünf-Schritt-Plan

• Optionen für Texturen (Auswahl) • TextureAttributes (Auswahl) • MIP-mapping • Quellen

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Was sind Texturen?

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Texturen sind Bilder, die dazu dienen, komplexe Oberflächen von geometrischen Objekten nachzubilden, ohne die Struktur selbst nachbilden zu müssen. In Java 3D erfolgt die Bindung der Textur an das geometrische Objekt durch das Appearance-Objekt (wie auch z.B. Material). Vorteile: • flexibel, da wiederverwendbar • zeitsparend • ...

Klassenhierarchie class javax.media.j3d.SceneGraphObject class javax.media.j3d.NodeComponent class javax.media.j3d.TexCoordGeneration class javax.media.j3d.Texture (abstract) class javax.media.j3d.Texture2D class javax.media.j3d.Texture3D class javax.media.j3d.TextureAttributes

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In fünf Schritten zum Erfolg

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• Erstellen eines Bildes, welches als Textur genutzt werden soll • Laden der Textur in ein entsprechendes Objekt

• Texturkoordinaten festlegen • weitere Texturattribute bestimmen (optional) • geometrisches Objekt mit der gewünschten Appearence-Klasse erzeugen

Schritt 1

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• Bild mit herkömmlichem Grafikprogramm erstellen • Abmessungen beachten:

Format muss als 2n x 2m darstellbar sein, d.h. jede Dimension muss eine Potenz von 2 sein Beispiele: 64 x 8, 128 x 4, 32 x 32, etc.

Schritt 2.1

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Laden der Grafikdatei mit dem TextureLoader Konstruktor: public TextureLoader(java.awt.Image image, java.awt.Component observer)

wobei image = URL des zu ladenden Bildes observer = zugegöriger Image-Obserer (überwacht Ladevorgänge von Bildern) TextureLoader loader = new TextureLoader("earth.jpg", this);

Schritt 2.1

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Unterstützte Grafikformate: • JPG • GIF • PNG GIF und PNG werden mit Transparenz unterstützt weitere Formate (z.B. BMP und TIFF) durch Verwendung des JAI (Java Advanced Imaging) statt des AWT

Schritt 2.2

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Bild wird aus TextureLoader mit der Methode getImage() in ein ImageComponent extrahiert ImageComponent2D image = loader.getImage();

bzw. ImageComponent3D image = loader.getImage();

Schritt 2.3 Textur-Objekt wird erzeugt public Texture2D(int int int int

mipMapMode, format, width, height)

bzw. public Texture3D(int int int int int

mipMapMode, format, width, height, depth)

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Schritt 2.3

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Parameter für Texture2D mipMapMode = bestimmt Anzahl der Texturebenen BASE_LEVEL für eine Texturebene, MULTI_LEVEL_MIPMAP für mehrere.

format = Art des Texturformates INTENSITY, LUMINANCE, ALPHA, LUMINANCE_ALPHA, RGB, RGBA. width = horizontale Ausdehnung des Bildes (2n) height = vertikale Ausdehnung des Bildes (2m) bei Texture3D zusätzlich depth als dritte Dimension

Schritt 2.3

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Beispiel: Texture2D texture = new Texture2D(Texture.BASE_LEVEL, Texture.RGBA, image.getWidth(), image.getHeight()); bzw. Texture3D texture = new Texture3D(Texture.BASE_LEVEL, Texture.RGBA, image.getWidth(), image.getHeight(), image.getDepth());

Schritt 2.3 Bild in Textur einfügen mit der Methode setImage() public void setImage(int level, image) level = Ebene der Textur (0 bei BASE_LEVEL) image = die gewünschte Instanz der vorher erzeugten ImageComponent

texture.setImage(0, image);

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Schritt 2.3

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Alle Codefragmente im von Schritt 2 im Überblick TextureLoader loader = new TextureLoader("earth.jpg", this); ImageComponent2D image = loader.getImage(); Texture2D texture = new Texture2D(Texture.BASE_LEVEL, Texture.RGBA, image.getWidth(), image.getHeight()); texture.setImage(0, image);

Schritt 3

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Neben der physikalischen Größe (Grafikabmessungen in Pixeln) besitzen Texturen auch eine logische Größe (1  1, vergleichbar mit Prozentwerten):

v0 bis v3 sind die Eckpunkte eines Quadrates, tc jeweils die Texturkoordinaten

Schritt 3 Beispiel

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Schritt 3 Beispiel

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Schritt 3

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Schritt 3

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Die verwendete Methode im Einzelnen public void setTextureCoordinate(int index, float[] texCoord)

index = Nummer des Punktes des geometrischen Objektes texCoord = Koordinaten der Textur

Schritt 3

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Texturverhalten 1. Objekt bewegt sich unter der Textur (Diaprojektor) 2. Textur bewegt sich mit Objekt

public TexCoordGeneration(int genMode, int format) genMode = EYE _LINEAR (1) bzw. OBJECT _LINEAR (2) SPHERE_MAP (Spherical Mapping) format = TEXTURE_COORDINATE_2 (2D) bzw. TEXTURE_COORDINATE_3 (3D)

Schritt 4 ist optional Texturattribute werden später behandelt

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Schritt 5

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Mit der Methode setTexture() der Appearance-Klasse wird die Textur dem Apearance-Objekt zugefügt. appear.setTexture(texture);

Zum Abschluss wird das gesamte geometrische Objekt erzeugt und der BranchGroup zugefügt. objRoot.addChild(new Sphere(1.0f, Primitive.GENERATE_TEXTURE_COORDS, appear)); Primitive.GENERATE_TEXTURE_COORDS sorgt für eine automatischeTexturkoordinatenzuordnung

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Optionen für Texturen (Auswahl)

Boundary Mode bestimmt das Verhalten der Textur, falls Textur kleiner als zu texturierende Fläche Texture.WRAP = Textur kacheln Texture.CLAMP = Textur nur einmalig verwenden, die übrige Fläche wird mit den Randpixeln der Textur gefüllt setBoundaryModeS(int boundaryModeS) setBoundaryModeT(int boundaryModeT) setBoundaryModeR(int boundaryModeR)

TextureAttributes (Auswahl)

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TextureMode (Methode der Texture-Klasse) setTextureMode(int textureMode) textureMode: BLEND DECAL MODULATE REPLACE beeinflusst Wechselwirkungen zwischen Textur und Objektfarbe

TextureAttributes (Auswahl) Weitere Attribute • Texture Blend Color • Perspective Correction Mode • Texture Map Transform

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MIP-mapping

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mehrere Texturen auf ein Objekt legen wird verwendet, um Texturen unterschiedlicher Größe entfernungsabhängig zu verwenden

Größenstufen durch Halbierung jeder Seite (bis min. 1 x 1) Beispiel: 32 x 8 -> 16 x 4 -> 8 x 2 -> 4 x 1 -> 2 x 1 -> 1 x 1

MIP-mapping

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Besonderheiten: Texture2D texture = new Texture2D(Texture.MULTI_LEVEL_MIPMAP, Texture.RGB, imageWidth, imageHeight);

texture.setImage(imageLevel, image); imageLevel als Variable zum Einsatz in einer Schleife, in der mittels image = loader.getScaledImage(imageWidth, imageHeight); neu skalierte Bilder entstehen

Quellen

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• Sun J3D-Tutorial • Sun JDK-API Dokumentation • „Texturen in Java 3D“, Florian Angulanza, Manfred Mayr, Christian Osterrieder, 2. Juli 2002 http://www.cosy.sbg.ac.at/~held/teaching/graphics_II/ps_pdf_ppt/angulanza_et_al.pdf

Weitere Programme • ExTexture.java (Henry A. Sowizral, David R. Nadeau) http://www.sdsc.edu/~nadeau/Courses/Siggraph99

• Jicasso von Colin Mummery http://www.cellspark.com/jicasso.html