텍스처 매핑: 컴퓨터 비전의 차원 탐색

By Fouad Sabry

텍스처 매핑이란 무엇입니까

텍스처 매핑은 컴퓨터 생성 그래픽에 텍스처를 매핑하는 방법입니다. 여기서 질감은 빈도가 높은 세부 사항, 표면 질감 또는 색상일 수 있습니다.

혜택을 받는 방법

(I) 다음 주제에 대한 통찰력 및 검증 :

1장: 텍스처 매핑

2장: 노멀 매핑

3장: 이중선형 보간

4장: 텍스처 필터링

5장: 라이트맵

6장: 반사 매핑

7장: 큐브 매핑

8장: UV 매핑

9장: 텍스처 매핑 단위

10장: 기술 도면

(II) 텍스처 매핑에 관한 대중의 주요 질문에 답합니다.

(III) 다양한 분야에서 텍스처 매핑을 사용하는 실제 사례입니다.

이 책은 누구를 위한 것인가요?

전문가, 학부 및 대학원생, 열성 팬, 취미 생활자, 그리고 모든 종류의 텍스처 매핑에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: May 14, 2024

Book preview

제 1 장: 텍스처 매핑

텍스처 매핑은 텍스처를 컴퓨터 생성 이미지에 매핑하는 데 사용되는 기술입니다. 텍스처는 이 컨텍스트에서 고주파 세부 정보, 표면 텍스처 또는 색상일 수 있습니다.

1974년, 에드윈 캣멀(Edwin Catmull)은 이 방법의 첫 번째 버전을 개발했습니다.

텍스처 매핑은 처음에 디퓨즈 매핑(diffuse mapping)을 지칭했는데, 이는 단순히 텍스처의 픽셀을 3D 표면에 매핑하는 방법(오브젝트 주위의 이미지 래핑)입니다. 최근 수십 년 동안 멀티패스 렌더링, 멀티텍스쳐링, 밉맵, 그리고 하이트 매핑, 범프 매핑, 노멀 매핑, 디스플레이스먼트 매핑, 리플렉션 매핑, 스페큘러 매핑, 오클루전 매핑과 같은 더 복잡한 매핑과 다양한 기법(머티리얼 시스템에 의해 제어됨)의 출현으로 씬을 구축하는 데 필요한 폴리곤 수와 조명 계산의 수를 크게 줄여 실시간으로 근사실주의를 시뮬레이션할 수 있게 되었습니다.

표면 맵: 비트맵 또는 생성된 텍스처일 수 있습니다. 표준 그림 파일 형식으로 저장하고, 3D 모델 형식 또는 재료 설명에서 참조하고, 리소스 번들로 묶을 수 있습니다.

보이는 표면은 1-3 차원을 가질 수 있지만 2 차원이 가장 일반적입니다. 텍스처 맵 데이터는 현대 기술과 함께 사용할 때 캐시 일관성을 높이기 위해 섞이거나 바둑판식으로 배열된 순서로 저장될 수 있습니다. 렌더링 API는 종종 텍스처 맵 리소스(디바이스 메모리에 상주할 수 있음)를 버퍼 또는 표면으로 관리하며, 사후 처리 또는 환경 매핑과 같은 추가 효과를 위해 텍스처로 렌더링을 허용할 수 있습니다.

RGB 컬러 데이터(직접 컬러, 압축 포맷 또는 인덱스 컬러로 저장됨)를 포함하는 경우가 많으며, 특히 빌보드 및 데칼 오버레이 텍스처의 경우 알파 블렌딩(RGBA)을 위한 추가 채널이 포함되기도 합니다. 스페큘러와 같은 목적을 위해 알파 채널(하드웨어가 해석할 수 있는 형태로 저장하기 쉬울 수 있음)을 사용하는 것이 가능합니다.

여러 텍스처 맵(또는 채널)을 병합하여 스페큘러, 노멀, 디스플레이스먼트 및 피하 산란(예: 스킨 렌더링)을 관리할 수 있습니다.

텍스처 아틀라스 및 텍스처 배열을 사용하여 많은 텍스처 그림을 병합하여 최신 하드웨어의 상태 전환을 줄일 수 있습니다. 타일 맵 그래픽의 현대적 발전으로 볼 수 있습니다. 최신 기술은 환경 매핑을 위해 다면이 여러 면의 큐브 맵 텍스처를 지원하는 경우가 많습니다.

텍스처 맵은 스캔/디지털 사진을 통해 수집하거나, GIMP, Photoshop과 같은 이미지 편집 도구에서 생성하거나, Mudbox 또는 zbrush와 같은 3D 페인트 도구를 사용하여 3D 표면에 직접 페인팅할 수 있습니다.

기본 흰색 상자에 장식용 종이를 넣는 것과 비슷합니다. 다각형의 각 꼭짓점은 텍스처 좌표(2D의 경우 UV 좌표라고도 함)를 받습니다. 이 작업은 UV 언래핑 도구를 사용하여 3D 모델링 응용 프로그램에서 수동으로 업데이트되는 정점 특성의 명시적 할당을 통해 수행될 수 있습니다. 재질은 3D 공간에서 텍스처 공간으로의 절차적 변환과 연관될 수도 있습니다. 이것은 평면 투영, 원통형 매핑 또는 구형 매핑을 사용하여 수행될 수 있습니다. 복잡한 매핑은 왜곡을 최소화하기 위해 표면을 따라 거리를 고려할 수 있습니다. 렌더링하는 동안 이러한 좌표는 텍스처 맵을 샘플링하기 위해 다각형의 면에 보간됩니다. 텍스처를 복제하거나 미러링하여 유한한 사각형 비트맵을 더 넓은 영역으로 확장하거나, 각 표면 조각에서 일대일 고유 주입 매핑을 가질 수 있습니다(렌더 매핑 및 라이트 매핑에 중요함, 베이킹이라고도 함).

텍스처 매핑은 모델 표면(또는 래스터화 중 화면 공간)을 텍스처 공간으로 변환하여 텍스처 맵이 왜곡되지 않은 형태로 나타납니다. UV 언래핑 툴은 수동 텍스처 좌표 조작을 위한 텍스처 공간 뷰를 제공하는 경우가 많습니다. 피하 산란과 같은 특정 렌더링 기술은 텍스처 공간 작업을 사용하여 근사화할 수 있습니다.

멀티텍스쳐링(Multitexturing)은 다각형에 많은 텍스처를 동시에 적용하는 것입니다.

텍스처 필터링은 샘플(예: 화면에 픽셀로 표시되는 경우)이 텍셀(텍스처 픽셀)에서 계산되는 방식을 제어합니다. 최근접 이웃 보간이 가장 저렴한 방법이지만, 밉맵 간의 쌍선형 보간과 삼선형 보간은 앨리어싱이나 계단을 줄이기 위해 자주 사용되는 두 가지 대안입니다. 텍스처 좌표가 텍스처 경계 밖으로 확장되면 고정되거나 래핑됩니다. 비스듬한 시야각에서 텍스처를 볼 때 이방성 필터링은 방향 아티팩트를 보다 효과적으로 줄입니다.

텍스처 스트리밍은 텍스처에 대한 데이터 스트림을 사용하는 방법으로, 각 텍스처에 두 개 이상의 해상도로 액세스할 수 있을 때 뷰어에서 그리기 거리와 사용 가능한 텍스처 메모리에 따라 메모리에 로드하고 사용할 텍스처를 선택합니다. 텍스처 스트리밍을 사용하면 렌더링 엔진이 멀리 있는 개체에 대해 저해상도 텍스처를 사용하고 관점이 해당 개체에 가까워질 때 데이터 원본에서 읽은 더 자세한 텍스처로 확인할 수 있습니다.

정교한 고해상도 모델 또는 비용이