第14讲 纹理及纹理映射

3D建模与设计中的纹理映射方法研究在3D建模与设计中，纹理映射是一个重要的技术，它可以赋予模型以更真实的外观和触感。

通过纹理映射，我们可以在模型表面上添加细节、颜色、光照效果等，使其更加生动逼真。

本文将研究3D建模与设计中常用的纹理映射方法，包括贴图映射、法线映射和置换映射。

首先，我们来介绍贴图映射（Texture Mapping）方法。

贴图是一种将图像映射到3D模型表面的技术。

它可以通过在模型表面上使用纹理图像来模拟真实世界中的细节。

贴图映射可以用来添加模型的颜色、图案、纹理等。

常见的贴图类型包括漫反射贴图、法线贴图、高光贴图等。

漫反射贴图可以给模型赋予不同的颜色和图案，法线贴图可以模拟模型表面的凹凸细节，而高光贴图可以为模型的高光区域添加亮度和反射。

其次，我们探讨法线映射（Normal Mapping）方法。

法线映射是一种通过改变模型表面的法向量来模拟细节的技术。

通常，模型表面的法向量用来计算光照效果，而法线映射可以在不改变模型几何形状的情况下，通过改变法向量来增强模型的外观。

法线映射可以用来模拟凹凸贴图效果，给模型的表面增添了细节和质感。

它可以在低多边形模型上实现高分辨率的外观效果，提高渲染速度。

最后，我们研究置换映射（Displacement Mapping）方法。

与贴图映射和法线映射不同，置换映射可以改变模型的几何形状，而不仅仅是外观效果。

通过置换贴图，模型的顶点位置可以根据纹理图像进行位移，从而产生立体、凹凸的效果。

置换映射可以用来模拟高度图、细节凹凸等效果。

它可以用于渲染真实的地形、角色模型等。

在3D建模与设计中，纹理映射方法的选择取决于设计需求和所使用的软件或引擎。

贴图映射是最常用和最简单的方法，适用于大部分场景和需求。

法线映射可以在低多边形模型中实现高分辨率的外观效果，提高渲染速度。

置换映射可以创造更加真实的凹凸细节效果，但需要更高的计算资源和渲染能力。

除了这三种常用的纹理映射方法，还有其他一些技术和算法可以用于增强模型的外观和质感。

让人头疼的纹理（上）：颜色纹理华中科技大学软件学院万琳提纲1纹理的概念2纹理的定义和映射3基于OpenGL的颜色纹理1纹理的概念用简单光照明模型生成真实感图象，由于表面过于光滑单调，反而显得不真实。

现实物体表面有各种表面细节，这些细节就叫纹理。

1纹理的概念用简单光照明模型生成真实感图象，由于表面过于光滑单调，反而显得不真实。

现实物体表面有各种表面细节，这些细节就叫纹理。

1纹理的概念用简单光照明模型生成真实感图象，由于表面过于光滑单调，反而显得不真实。

现实物体表面有各种表面细节，这些细节就叫纹理。

1纹理的概念纹理实例：纹理的概念1纹理：体现物体表面的细节纹理类型：◆颜色纹理物体表面（平面或者曲面）花纹、图案◆几何纹理基于物体表面的微观几何形状二维纹理几何纹理2纹理的定义和映射◆生成纹理的一般方法，是预先定义纹理模式，然后建立物体表面的点与纹理模式的点之间的对应。

◆当物体表面的可见点确定之后，以纹理模式的对应点参与光照模型进行计算，就可把纹理模式附到物体表面上。

这种方法称为纹理映射（Texture Mapping）。

像素区物体表面纹理模式2纹理的定义和映射纹理模式定义：•图象纹理：将二维纹理图案映射到三维物体表面，绘制物体表面上一点时，采用相应的纹理图案中相应点的颜色值。

•函数纹理：用数学函数定义简单的二维纹理图案，如方格地毯。

或用数学函数定义随机高度场，生成表面粗糙纹理即几何纹理。

函数纹理定义的方格地毯图像纹理2纹理的定义和映射纹理映射：•建立纹理与三维物体之间的对应关系•扰动法向量图像纹理映射到我们课程原创的动画人物帽子上纹理的定义和映射2◆纹理模式定义方法：纹理空间纹理定义在纹理空间上的函数，纹理空间通常是一个单位正方形区域0≤u ≤ 1，0≤ v ≤1之上。

纹理映射中最常见的纹理•一个二维纹理的函数表示•纹理图象V(0，1)(0，0)（1，0） U⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎩⎨⎧⨯+⨯⨯+⨯=evenv u odd v u v u g 881880),(纹理的定义和映射2◆纹理映射方法：建立物体空间表面和纹理空间之间的对应关系根据物体空间的表面坐标(x,y,z)计算其纹理空间坐标(u,v)值：对物体表面坐标(x,y,z)用u 、v 进行参数化（第一步），然后反求出参数u 、v 用物体表面坐标(x,y,z)的表达（第二步）；根据纹理空间定义的纹理(u,v)得到该处的纹理值，并用此值取代光照明模型中的相应项，实现纹理映射（第三步）。

计算机图形学课后习题答案计算机图形学课后习题答案计算机图形学是一门研究计算机生成和处理图像的学科，它在现代科技和娱乐领域扮演着重要的角色。

在学习这门课程时，我们通常会遇到一些习题，用以巩固所学知识。

本文将提供一些计算机图形学课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 什么是光栅化？如何实现光栅化？光栅化是将连续的几何图形转换为离散的像素表示的过程。

它是计算机图形学中最基本的操作之一。

实现光栅化的方法有多种，其中最常见的是扫描线算法。

该算法通过扫描图形的每一条扫描线，确定每个像素的颜色值，从而实现光栅化。

2. 什么是反走样？为什么需要反走样？反走样是一种减少图像锯齿状边缘的技术。

在计算机图形学中，由于像素是离散的，当几何图形的边缘与像素格子不完全对齐时，会产生锯齿状边缘。

反走样技术通过在边缘周围使用不同颜色的像素来模拟平滑边缘，从而减少锯齿状边缘的出现。

3. 什么是光照模型？请简要介绍一下常见的光照模型。

光照模型是用来模拟光照对物体表面的影响的数学模型。

常见的光照模型有以下几种：- 环境光照模型：模拟环境中的整体光照效果，通常用来表示物体表面的基本颜色。

- 漫反射光照模型：模拟光线在物体表面上的扩散效果，根据物体表面法线和光线方向计算光照强度。

- 镜面反射光照模型：模拟光线在物体表面上的镜面反射效果，根据光线方向、物体表面法线和观察者方向计算光照强度。

- 高光反射光照模型：模拟光线在物体表面上的高光反射效果，通常用来表示物体表面的亮点。

4. 什么是纹理映射？如何实现纹理映射？纹理映射是将二维图像（纹理）映射到三维物体表面的过程。

它可以为物体表面增加细节和真实感。

实现纹理映射的方法有多种，其中最常见的是将纹理坐标与物体表面的顶点坐标关联起来，然后通过插值等技术将纹理映射到物体表面的每个像素上。

5. 什么是投影变换？请简要介绍一下常见的投影变换方法。

投影变换是将三维物体投影到二维平面上的过程。

常见的投影变换方法有以下几种：- 正交投影：将物体投影到一个平行于观察平面的平面上，保持物体在不同深度上的大小不变。

三维纹理映射方法
三维纹理映射方法是一种在计算机图形学中常用的技术，它能够将二维图像或图案映射到三维物体表面，使其表现出更加逼真的视觉效果。

在实际应用中，三维纹理映射方法被广泛应用于游戏开发、虚拟现实、建筑模拟和工业设计等领域。

一种常见的三维纹理映射方法是UV映射。

UV映射是一种将二维图像映射到三维物体表面的方法。

通过在三维模型的表面为每个顶点指定UV坐标，可以将二维图案准确地贴在物体表面。

UV坐标是由U和V两个值组成的二维坐标系，类似于二维图像的横纵坐标。

UV映射使得每个顶点可以在纹理图像中找到对应的像素值，从而在渲染过程中将纹理正确地贴在物体上。

除了UV映射，还有其他一些更高级的三维纹理映射方法，例如法线贴图和位移贴图。

法线贴图是一种通过修改表面法线的方法来模拟细节的技术。

它通过在三维模型表面上存储法线贴图，使得渲染时能够在视觉上增加细节和凹凸感。

位移贴图是一种通过修改三维物体的顶点位置的方法来实现细节效果的技术。

位移贴图在三维模型表面上保存着每个顶点的位移信息，通过在渲染过程中对顶点进行位移，实现对纹理的变形效果。

总之，三维纹理映射方法是计算机图形学中重要的技术，它能够使得三维物体表面展现出更加逼真的纹理效果。

除了常见的UV映射外，还有其他高级的方法如法线贴图和位移贴图，能够增加细节和真实感。

随着技术的不断发展，三维纹理映射方法将继续在各个领域中得到广泛的应用和进一步的发展。

opengl算法学习---纹理映射纹理映射纹理映射(Texture Mapping)，⼜称纹理贴图，是将纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间中的像素的过程。

简单来说，就是把⼀幅图像贴到三维物体的表⾯上来增强真实感，可以和光照计算、图像混合等技术结合起来形成许多⾮常漂亮的效果。

纹理纹理可看成是⼀个或多个变量的函数，因此根据纹理定义域的不同，纹理可分为⼀维纹理、⼆维纹理、三维纹理和⾼维纹理。

基于纹理的表现形式，纹理⼜可分为颜⾊纹理、⼏何纹理两⼤类。

颜⾊纹理指的是呈现在物体表⾯上的各种花纹、图案和⽂字等，即通过颜⾊⾊彩或明暗度的变化体现出来的细节。

如⼤理⽯墙⾯、墙上贴的字画器⽫上的图案等。

⼏何纹理(也可称为凹凸纹理)是指基于景物表⾯微观⼏何形状的表⾯纹理，如桔⼦、树⼲、岩⽯、⼭脉等表⾯呈现的凸凹不平的纹理细节。

⽣成颜⾊纹理的⼀般⽅法是在⼀个平⾯区域(即纹理空间)上预先定义纹理图案，然后建⽴物体表⾯的点与纹理空间的点之间的对应—即映射。

以纹理空间的对应点的值乘以亮度值，就可把纹理图案附到物体表⾯上⽤类似的⽅法给物体表⾯产⽣凹凸不平的外观或称凹凸纹理。

普通纹理映射常见的2D纹理映射实际上是从纹理平⾯到三维物体表⾯的⼀个映射。

凹凸纹理映射前述各种纹理映射技术只能在光滑表⾯上描述各种事先定义的花纹图案，但不能表现由于表⾯的微观⼏何形状凹凸不平⽽呈现出来的粗糙质感，如布纹，植物和⽔果的表⽪等1978年Blinn提出了⼀种⽆需修改表⾯⼏何模型，即能模拟表⾯凹凸不平效果的有效⽅法⼀⼏何(凹凸)纹理映射(bump mapping)技术⼀个好的扰动⽅法应使得扰动后的法向量与表⾯的⼏何变换⽆关，不论表⾯如何运动或观察者从哪⼀⽅向观察表⾯，扰动后的表⾯法向量保持不变。

Blinn表⾯法⽮扰动法在表⾯任⼀点处沿其法向附加⼀微⼩增量，从⽽⽣成⼀张新的表⾯，计算新⽣成表⾯的法⽮量以取代原表⾯上相应点的法⽮量。

透明效果与混合光学原理:透射，折射，反射颜⾊调和法设a为透明体的不透明度，0≤a≤1，则I=αI a+(1−α)I ba=1,完全不透明a=0,完全透明alpha融合技术BlendingRGBA(a)不透明度a表⽰穿透该表⾯光线的数量a=1，完全不透明;a=0,完全透明gl.blendFunc(src_ factor,dst factor)混合后颜⾊=源颜⾊src_factor+⽬标颜⾊dst_factor源颜⾊:当前对象⽬标颜⾊:帧缓存像素透明与Z-Buffer消隐当对象A是透明的，即B透过A是部分可见时先画B再画A，可以处理先画A再画B，深度缓冲会从B取⼀个像素，同时注意到⼰经绘制了⼀个更近的像素(A)，然后它的选择是不绘制BZ-Buffer消隐不能很好处理透明的物体，需要修正才⾏开启深度测试gl.enable(gl.DEPTH_TEST);绘制所有不透明物体(a=1.0)锁定深度缓冲区gl.depthMask(false);按从后向前次序绘制所有半透明物体释放深度缓冲区gl.depthMask(true);光线跟踪光线跟踪算法[WH1T80]是⽣成⾼度真实感图形的主要算法之⼀。

快速优化模型贴图：Blender的纹理映射技巧在使用Blender软件进行建模和渲染时，纹理映射是非常重要的一步。

通过合理地使用纹理映射技巧，可以使模型的外观更加逼真，同时也能有效减少材质贴图的大小，提高渲染效率。

本文将介绍一些Blender中快速优化模型贴图的技巧，以帮助读者更好地使用此软件。

1. UV展开优化：在进行纹理映射前，首先需要对模型进行UV展开。

为了减少模型的顶点数量，可以尝试使用Blender的自动展开功能，或者手动调整UV布局以减小纹理的拉伸。

同时要尽量避免重叠的UV面，以免导致绘制时的混乱。

2. 纹理尺寸优化：在贴图制作时，使用合适的纹理尺寸可以有效减少文件大小并提高渲染效率。

对于小尺寸和低细节的模型，可以考虑使用较小的纹理尺寸，如512x512或256x256。

对于大尺寸和高细节的模型，可以选择更高分辨率的纹理，如2048x2048或4096x4096。

3. 压缩纹理贴图：在导出贴图之前，可以尝试使用Blender内置的压缩功能对纹理进行压缩。

选择合适的压缩格式，如JPEG、PNG或DDS，可以有效减小贴图文件的大小，同时保持良好的视觉效果。

注意，压缩质量过高可能会导致细节损失，因此需要根据模型和纹理的需求进行权衡。

4. 纹理图层混合：当一个物体有多个纹理图层时，可以使用Blender的纹理混合功能进行优化。

通过将多个纹理图层的效果进行混合，可以减少渲染时的纹理计算量。

使用混合模式，如叠加、正片叠底或亮度混合，可以实现不同纹理图层之间的精细细节和色彩融合。

5. 纹理平铺和偏移：为了在纹理上实现更多的细节和变化，可以尝试使用纹理的平铺和偏移功能。

在Blender中，可以通过调整纹理的重复次数和偏移量来使纹理在模型上更加自然和连续。

通过合理地利用平铺和偏移，可以减少纹理映射的拉伸和压缩，并增加表面细节的丰富度。

6. 贴图烘焙：当模型有复杂的凹凸纹理时，可以使用贴图烘焙功能来提高渲染效果和减少计算量。

制作逼真的材质和纹理：Blender的纹理映射技术Blender是一款功能强大的三维建模软件，它提供了多种方式来制作逼真的材质和纹理。

在Blender中，我们可以利用纹理映射技术来为模型赋予真实感和细节。

本文将简要介绍Blender中的纹理映射技术及其使用技巧。

1. 创建纹理首先，在Blender中打开待纹理的模型文件。

选中需要添加纹理的物体，进入编辑模式。

在属性面板中的“纹理”选项卡中，点击“新建”按钮创建一个新的纹理。

我们可以选择图片或者噪声等方式来创建纹理，这里我们以图片为例。

2. 贴图模式进入“贴图”模式，我们可以将图片加载到纹理中。

点击“贴图”选项卡下的“打开”按钮，选择我们想要使用的图片。

图片将被加载到纹理中，可以在模型上进行预览。

3. 调整纹理参数在纹理选项卡中，我们可以调整纹理的各种参数来达到所需的效果。

比如，我们可以调整纹理的颜色、亮度、对比度等。

4. 添加纹理坐标选择物体后，进入编辑模式，并选择需要添加纹理的面。

在“属性”面板中的“数据”选项卡下，展开“UV Maps”选项。

点击“New”按钮创建新的UV贴图，并命名。

5. 映射纹理在编辑模式中，选择需要映射纹理的面，点击“工具栏”中的“贴图”按钮。

在弹出的选项中，选择刚才创建的UV贴图，我们可以看到纹理被正确地映射到模型的相应位置。

6. 调整映射参数在映射过程中，我们可以调整纹理的平铺、重复和偏移等参数。

在UV编辑器中，选择对应的UV图层，在“N”键弹出的侧边栏中，找到“Texture”选项卡。

我们可以在这里对纹理进行平铺、重复和偏移的调整，以适应模型的需求。

7. 高级纹理映射技巧Blender还提供了一些高级的纹理映射技巧，以帮助实现更逼真的效果。

例如，使用混合纹理可以将多个纹理混合在一起，创建更丰富的视觉效果。

使用法线贴图可以在不改变几何模型形状的情况下，增加模型的细节和立体感。

总结：Blender提供了强大而灵活的纹理映射技术，可以帮助我们制作逼真的材质和纹理。

三维重建技术中的纹理映射与贴图技术在三维重建技术中，纹理映射与贴图技术扮演着至关重要的角色。

它能将二维图像中的纹理信息映射到三维物体表面上，从而增加物体的真实感和细节。

本文将介绍纹理映射与贴图技术的基本原理、应用领域以及未来的发展趋势。

纹理映射与贴图技术基本原理是将二维纹理图像映射到三维模型的表面上。

这种技术主要通过两个步骤来实现：纹理坐标的生成和纹理映射的处理。

首先，通过算法计算出三维模型上每个顶点处的纹理坐标。

然后，将纹理图像根据纹理坐标映射到三维模型的表面上。

这样，当观察者从不同的角度看物体时，就能够感知到物体表面的纹理细节。

纹理映射与贴图技术在许多领域都有广泛的应用。

在计算机图形学中，它被广泛用于实时渲染、游戏开发和虚拟现实等方面。

在三维建模和可视化领域，纹理映射与贴图技术被用于增加模型的真实感和细节，并使其更具可视化效果。

此外，在工程设计和文化遗产保护等领域，纹理映射与贴图技术也被广泛应用于三维重建和模拟。

纹理映射与贴图技术在三维建模中有许多不同的方法和算法。

最常见的方法之一是UV映射，它通过构建纹理坐标映射来实现纹理映射。

UV映射将三维模型的表面展开为二维平面，并在平面上分配纹理坐标。

其他常见的方法包括球面映射和立方体映射等。

这些方法根据不同的需求，选择合适的映射方式来实现纹理映射。

然而，纹理映射与贴图技术在实际应用中仍面临一些挑战和限制。

首先，纹理映射可能会导致失真和伪影等问题。

这在某些情况下可能会影响到模型的真实感和质量。

其次，纹理映射通常需要耗费大量的存储空间，特别是对于高分辨率纹理图像而言。

此外，纹理映射也需要处理纹理坐标的拉伸和变形等问题，以确保纹理在表面上的正确映射。

随着计算机图形学和计算机视觉的不断发展，纹理映射与贴图技术也在不断创新和改进。

近年来，深度学习等技术的引入使得纹理生成和映射更加高效和准确。

这些方法能够从大规模的图像数据中学习纹理特征，并将其应用于三维模型中。

Blender中的UV贴图与纹理映射技巧在3D建模和动画制作中，纹理映射是非常重要的一环。

通过给模型添加贴图，可以使模型更加真实、生动，并增加细节和表现力。

而在Blender软件中，UV贴图和纹理映射是实现这一效果的关键步骤。

本文将介绍Blender中的UV贴图与纹理映射技巧。

首先，我们需要了解什么是UV贴图。

UV贴图是将2D图像贴到3D模型表面的方法，通过在模型表面创建UV坐标，将贴图应用到相应的表面。

在Blender中，可以通过选择模型的边缘和面来创建UV坐标。

在选择完成后，我们需要进入编辑模式，点击菜单栏的“UVs”选项，选择“Unwrap”进行UV展开。

展开后的UV图像将在3D视图和UV图像编辑器中同时显示。

此时，如果贴图不够清晰或者不符合预期，可以通过在UV图像编辑器中调整顶点和边的位置，使贴图更加精准地贴合模型。

接下来是纹理映射的过程。

首先，选择一个贴图作为纹理，可以通过导入照片或者绘制创建新的纹理图像。

在选择纹理后，打开“属性”窗口，切换到“材质”选项卡，然后点击“+”按钮创建一个新的材质槽。

选择“Diffuse Color”材质并点击“Texture”标签，然后在下拉菜单中选择先前创建的贴图。

在纹理映射的过程中，还可以使用Blender的纹理映射节点系统来进行更加复杂的纹理调整。

通过这个系统，可以添加多个贴图，调整它们的混合方式和属性，以创建出更加逼真和多样化的效果。

此外，还可以使用UV投影和UV转换等技巧来进一步优化纹理映射效果。

UV投影可以通过选择相机视图和指定的投影方式，将贴图映射到模型表面。

而UV转换可以通过选择不同的UV空间和平铺重复等方式，调整纹理的展示效果。

在纹理映射的过程中，还需要注意选择合适的纹理坐标类型。

常见的坐标类型有平面、球形和环境等，在不同的场景下选择合适的坐标类型，可以使渲染效果更加符合预期。

最后，还可以进一步调整纹理映射的属性，例如颜色、明暗度、反射等，来增加模型的真实感和艺术效果。

Blender纹理映射教程：使用UV映射创建复杂材质在Blender中，纹理映射是一个重要的工具，可以为三维模型增加细节和真实感。

其中一种常用的纹理映射方法是使用UV映射。

UV映射允许我们将二维纹理映射到三维模型的表面上，创建出复杂且栩栩如生的材质。

本教程将向您展示如何在Blender中使用UV映射来创建复杂的材质。

首先，我们需要准备一个三维模型，可以是任何形状或大小的物体。

在Blender中，选择一个基本几何体或导入一个自定义模型作为起点。

确保您已经在编辑模式下选择了整个模型。

接下来，打开Blender的“UV编辑器”窗口。

您可以通过将窗口布局更改为“UV编辑器”来实现。

此时，您将在窗口中看到一个空白的网格，它代表了我们的模型的UV坐标空间。

选中模型后，在3D视图中按下“U”键，然后选择“展开”选项。

这将自动对整个模型进行UV展开，并将其映射到UV编辑器窗口中。

现在，我们需要将一个纹理映射到我们的模型上。

打开一个纹理文件，将其拖放到UV编辑器窗口。

您将看到纹理被加载到UV网格上。

然后，在“材质”选项卡中，您可以选择“新建”或“编辑”一个材质。

给材质命名后，选择“纹理”选项卡。

点击“新建纹理”按钮，然后在“纹理类型”下拉菜单中选择“影像”。

接下来，在“影像”选项卡中，点击“打开”按钮，选择您想要应用的纹理图像。

然后，将该纹理映射到模型上，我们需要设置纹理坐标的映射方式。

在“影像”选项卡的底部，有一个名为“坐标”（Coordinates）的下拉菜单。

将其设置为“UV”，这将告诉Blender使用UV映射方式。

现在，我们可以开始对纹理进行调整和编辑。

在UV编辑器窗口中，选择一个面孔或边缘，然后在纹理图像上进行调整，以控制模型上的纹理位置和大小。

您可以使用顶点、边缘和面的选择工具来直接对纹理进行编辑。

此外，您还可以使用Blender提供的一些工具来增加更多的细节。

比如，通过使用“投影”工具，在UV网格上添加细节和纹理效果。