Μελέτη τεχνικών υφής (texture mapping)

Abstract

Η χρήση τεχνικών υφής αποτελεί ένα από τα κατεξοχήν χαρακτηριστικά των 3D γραφικών εφαρμογών και κυρίως της βιομηχανίας λογισμικού παιχνιδιών. Η έρευνα και η ανάπτυξη τεχνικών που προσπαθούν να εκμεταλλευτούν τις δυνατότητες που δίνουν οι νέες κάρτες γραφικών, είναι διαρκής και αυξανόμενη. Ξεκινώντας από το Bump Mapping και το Emboss Bump Mapping, η βιομηχανία των παιχνιδιών πέρασε στο Normal Mapping που αποτελεί την πιο διαδεδομένη τεχνική υφής στις μέρες μας. Ο κύριος λόγος για αυτήν την διαδεδομένη χρήση, αποτελούν τα αρκετά ρεαλιστικά αποτελέσματα, σε συνδυασμό με την ελάχιστη υπολογιστική επιβάρυνση. Ωστόσο δεν είναι μικρός ο αριθμός των εταιριών που φρόντισαν να εκμεταλλευτούν τις νέες διαστάσεις ρεαλισμού που προκύπτουν από περισσότερο εξελιγμένες και σύγχρονες τεχνικές, όπως το Parallax Mapping. To Parallax Mapping έχει αποδειχθεί στην πράξη ότι μπορεί να βελτιώσει σε μεγάλο βαθμό τον ρεαλισμό της απεικόνισης, επιβαρύνοντας σε αποδεκτά πλαίσια το υπολογιστικό σύστημα. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το υλικό του τομέα των γραφικών αναπτύσσεται με ραγδαίους ρυθμούς και έγκειται στους προγραμματιστές να εκμεταλλευτούν στο έπακρο τις νέες δυνατότητες που τους προσφέρονται. Σε αντίθεση με το Parallax Mapping, η μέθοδος του Relief Mapping δεν μπορεί να εφαρμοστεί ακόμη, καθώς το frame rate των εφαρμογών μειώνεται αισθητά, εξαιτίας των πρόσθετων υπολογισμών με συνέπεια το αποτέλεσμα να μην είναι ικανοποιητικό όταν πρόκειται για real time εφαρμογές. Η λύση στο πρόβλημα αυτό αναμένεται να δοθεί στο εγγύς μέλλον από μια παραλλαγή του Relief Mapping που ονομάζεται Steep Parallax Mapping και η οποία υπόσχεται ίδιο επίπεδο ρεαλισμού, αλλά και ικανοποιητικό frame rate ώστε να είναι δυνατή η εφαρμογή αυτής στα 3D παιχνίδια. Σε αντίθεση με τις παραπάνω τεχνικές που δεν μεταβάλλουν την γεωμετρία των αντικειμένων, το Vertex Displacement Mapping δεν επικράτησε στις εφαρμογές πραγματικού χρόνου εξαιτίας των αυξημένων απαιτήσεών του. Ωστόσο χρησιμοποιείται για την προσθήκη λεπτομέρειας σε αντικείμενα καθώς και για την δημιουργία μοντέλων. Όλες οι παραπάνω τεχνικές, σε διαφορετικό βαθμό η καθεμία και χρησιμοποιώντας διαφορετικές προσεγγίσεις, επιτυγχάνουν την απεικόνιση υφής σε αντικείμενα. Κάποιες από αυτές τις τεχνικές μεταβάλλουν την γεωμετρία των αντικειμένων, κάποιες χρησιμοποιούν μεγάλη υπολογιστική ισχύ, ενώ κάποιες επιτυγχάνουν τον στόχο τους με αρκετό ρεαλισμό χωρίς να έχουν πολύ μεγάλες απαιτήσεις. Με την διαρκή ανάπτυξη του υλικού των γραφικών και την συνεχή εμφάνιση νέων τεχνικών, αυτό που απομένει είναι να δούμε ποιες από αυτές τις νέες τεχνικές θα μπορέσουν να καθιερωθούν εκμεταλλευόμενες στο έπακρο τις δυνατότητες που προσφέρονται από το υλικό των γραφικών, διατηρώντας παράλληλα το frame rate των εφαρμογών σε ικανοποιητικά επίπεδα.