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
Stefan Dubois
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Was sind Texturen?
Stefan Dubois
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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
Stefan Dubois
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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