MATERIALI: Texturing

1. MATERIALE

Definizioni:

• Materiale= caratteristiche fisiche che si applicano all’oggetto modellato: colore, riflessione, trasparenza ecc.
• Texture=  immagini fotografiche bitmap che si applicano all’oggetto modellato per simulare un materiale naturale (pietra, legno ecc.)
• Shader= texture procedurale, non fotografica, che utilizza in maniera coordinata i canali di descrizione del materiale (colore, trasparenza, riflessione ecc.) per rappresentare un effetto desiderato.

Gli shader sono ovviamente più sofisticati delle semplici texture convenzionali. Gli shader vengono calcolati in base a formule matematiche, mentre le texture convenzionali sono basate sui pixel.
Un vantaggio degli shader è che non si sgranano quando sono visti da vicino  e consentono di creare texture che non sono realizzabili con mappe texture o altri metodi. Superfici anisotropiche, highlight speculari multiple, legni volumetrici e altro non sono ottenibili in nessun altro modo.
Nonostante la loro complessità, con un po’ di pratica e studio è possibile creare materiali personalizzati usando i motori di shading.

La creazione di un materiale, nei vari software, avviene attraverso la gestione di “canali”, ossia
di finestre multiple di mappatura indipendenti, che consentono di intervenire nei parametri che descrivono il materiale come ad esempio la sua capacità o meno di riflettere la luce, l’essere liscio o rugoso ecc.
La base per la maggior parte dei canali è una texture o uno shader.
Uno shader  come già detto, è quella parte di codice responsabile del comportamento grafico di un materiale: attraverso diversi algoritmi e calcoli matematici, può gestire il modo in cui  un determinato materiale debba reagire alla luce (se rifletterla o meno), creare un effetto particolare in prossimità dei vertici di una mesh, determinare se un materiale debba essere trasparente o meno, se il materiale in questione debba avere una sua texture o un suo colore e molto altro.

Nei vari software sono spesso presenti una vasta gamma di shader predefiniti  volumetrici 2D e 3D  che rende più semplice creare aspetti procedurali per qualsiasi superficie e permette di simulare facilmente il vetro, il legno, il metallo o qualsiasi altra superficie. Utilizzando gli shader filtro e livello è possibile combinare facilmente delle immagini, degli shader ed effetti filtro.

2. TEXTURE MAPPING

Il termine “texture mapping” descrive il procedimento con il quale si applicano le tessiture di materiale, create con gli strumenti di cui sopra, alla geometria dell’oggetto modellato.
Una texture map è sostanzialmente una matrice bidimensionale di dati (texel) indirizzati da due coordinate U e V che contiene tutte le informazioni che incideranno sull’apparenza della superficie dell’oggetto su cui andrà applicata nel momento del rendering.
Affinchè il risultato sia ottimale è necessario stabilire una corrispondenza univoca tra i punti della superficie dell’oggetto e quelli della texture.

Il problema consiste quindi nell’applicazione di un’immagine bidimensionale su un modello tridimensionale che può avere caratteristiche peculiari come particolari curvature, rotondità, spigolosità ecc. Per risolvere l’adattabilità della texture alla forma 3D corrispondente i software mettono a disposizione diversi “canali di proiezione” della mappa (mappatura UVW).
Le proiezioni principali, comuni ai diversi software, sono:

• Sferica
• Cilindrica
• Piatta o Planare
• Cubica
• Frontale
• Avvolgente

3.ESEMPI

Nell’immagine sottostante sono mostrati alcuni esempi di texturizzazione procedurale, effettuata con specifici software, applicata su un semplice modello sferico.