Texture Mapping: Unterschied zwischen den Versionen

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Der Begriff '''Texture Mapping''' (deutsch etwa „Musterabbildung“) bezeichnet ein Verfahren der 3D-Computergrafik. Es dient dazu, die Flächen dreidimensionaler Oberflächenmodelle mit zweidimensionalen Bildern – sogenannten „Texturen“ – und Oberflächeneigenschaften auszustatten. Texturen lassen computergenerierte Bilder detailreicher und realistischer erscheinen, ohne dass das zugrundeliegende Modell selbst verfeinert werden muss. <ref>Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Texture_Mapping (abgerufen am 29.11.2024)</ref>
Der Begriff '''Texture Mapping''' (deutsch etwa „Musterabbildung“) bezeichnet ein Verfahren der 3D-Computergrafik. Es dient dazu, die Flächen dreidimensionaler Oberflächenmodelle mit zweidimensionalen Bildern – sogenannten „Texturen“ – und Oberflächeneigenschaften auszustatten. Texturen lassen computergenerierte Bilder detailreicher und realistischer erscheinen, ohne dass das zugrundeliegende Modell selbst verfeinert werden muss. <ref>Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Texture_Mapping (abgerufen am 29.11.2024)</ref>


== DDS-Formate ==
== PBR-Pipeline ==
* DXT1/DXT2 = BC1
Physically Based Rendering ([[Glossar#PBR|PBR]]) ist die physikalisch plausible Annäherung an Reflexionseigenschaften von Oberflächen. Man unterscheidet zwei grundlegende Arbeitsmethoden<ref>Physically Based Rendering: Lots of realism, but with creative levers, please!, Digital Production 2019 https://digital-production.org/2019/05/25/physically-based-rendering-viel-realismus-aber-bitte-mit-kreativen-stellschrauben/ (abgerufen am 01.12.2024)</ref> die von der [[Glossar#DCC|DCC]]-Software bereitgestellt werden kann:
* DXT3/DXT4 = BC2
# '''Metallic Workflow'''<br />die metallische Rauheit mit den Kerneingängen Grundfarbe, Metallizität und Rauheit<br />Spiel-Engines, [[Materialize 1.78|Materialize]]
* DXT4/DXT5 = BC3
# '''Specular Workflow'''<br />der spiegelnde Glanz mit diffuser Farbe, Spiegelung und Glanz<br />Offline-Rendering
* ATI1 = BC4
Die gebräuchlichsten Texturen, die zur Simulation der Eigenschaften des physischen Objekts erzeugt werden, sind<ref>ResearchGate 2022: UAV photogrammetric survey and Image-Based elaborations for an Industrial Plant - DISEGNARECON https://www.researchgate.net/publication/369944303 (PDF, abgerufen am 01.12.2924)</ref>:
* ATI2 = BC5
* Diffuse Map (auch Albedo Map, Texture Map)
*BC6 und BC7 sind neu mit DX11 und sind weit besser als BC1/2/3, die BC7 ersetzt. BC6 ist für dieses Gespräch irrelevant, weil es nur für HDR-Texturen verwendet wird.<ref>DDS-Formate https://www.nexusmods.com/fallout4/mods/25799?tab=posts ()abgerufen am 27.11.2024</ref>
* Normal Map
* Metallic oder Specular Map
* Roughness Map (im Gegensatz zur Smoothness Map)
* Ambient Occlusion (AO) Map
Zur Erzeugung von photogrammetrischen<ref>Photogrammetrie https://de.wikipedia.org/wiki/Photogrammetrie#Aufgaben (abgerufen am 02.12.2024)</ref> PBR-Materialkarten wird die Software [[Materialize 1.78|Materialize]] eingesetzt. Die Erzeugung ist in zwei Schritte unterteilt:
#Schritt: Diffuse Map und Bump Map (Height Map + Normal Map)
#Schritt: Vollständiges PBR-Material auf dieser Basis
=== Diffuse Map ===
'''_d maps'''<br />
Diese Textur enthält die Grundfarbinformationen der Oberfläche oder die Grundreflexion (Oberflächenfarben, Muster), wenn die Texel metallisch sind. Diffuse Maps sind nur für Nicht-Metalle farbig. Für Metalle sollten sie schwarz sein, da sie nur diffuses Licht darstellen und die Farbe von Metallen in der Specular Map behandelt wird. Die Albedo-Map sammelt keine Beleuchtungsinformationen im Vergleich zur diffusen Karte, unbeleuchtetes Erscheinungsbild eines Materials ohne Schatten. Schatten und Reflektionen werden nachträglich und im Zusammenhang mit der Visualisierungsszene hinzugefügt.
=== Bump Map ===
Bump Mapping ist eine Textur-Mapping-Technik in der Computergrafik zur Simulation von Unebenheiten und Falten auf der Oberfläche eines Objekts. Beim Bumpmapping wird die Beleuchtungsberechnung mit einem über die Oberfläche variiertem Normalvektor gemacht. Dies wird erreicht, indem die Oberflächennormalen des Objekts gestört werden und die gestörten Normalen bei der Beleuchtungsberechnung verwendet werden. Das Ergebnis ist eine scheinbar unebene statt einer glatten Oberfläche, obwohl die Oberfläche des darunter liegenden Objekts nicht verändert wird. '''Normal Mapping''' ist die am häufigsten verwendete Variante des Bump Mapping.
==== Height Map ====
Die relativen Höheninformationen (Vorsprünge und Vertiefungen) liegen in einer Textur in Form von Graustufen vor – der sogenannten Heightmap. Jeder Grauwert steht für eine bestimmte Höhe. Normalerweise ist Schwarz (Wert 0) die „tiefste“ Stelle und Weiß (Wert: 255) die „höchste“.
[[Datei:Materialize GUI Maps.webp|zentriert|Materialize GUI Maps]]
In [[Materialize 1.78]] wird aus einem Bild zuerst die Height Map erstellt. Die meisten modernen 3D-Computermodellierungsprogramme sind in der Lage, Daten von Höhenkarten in Form von Bump-, Normal- oder Verschiebungskarten zu verwenden, um schnell und präzise komplexe Gelände- und andere Oberflächen zu erstellen.
==== Normal Map ====
[[Datei:Flächennormale.webp|mini|Flächennormalen stehen senkrecht auf der Oberfläche]]
[[Datei:Normal Map Wirkung.webp|mini|Normal Map Wirkung]]
'''_n maps'''<br />
Normal Mapping (oder auch Dot3 bump mapping, displacement mapping) ist ein Begriff aus der 3D-Computergrafik und wird dazu verwendet, größeren Detailreichtum in Schattierungen zu erzielen, ohne die Zahl der Polygone zu erhöhen.


Beim Normal Mapping werden die für die Beleuchtung relevanten Informationen über die Ausrichtung der Normalen von einem hoch auf ein niedrig aufgelöstes 3D-Modell übertragen. Das Detail der Oberfläche bleibt somit optisch erhalten. Sichtbar ist das niedrige Detail lediglich an der Silhouette.
[[Datei:DiffuseReflexion und NormalMap.webp|600px|thumb|zentriert|Spiegelreflexion, diffuse Reflexion und Normal Map]]
<br clear="all />


== Fallout 4 ==
=== Specular Map ===
BC5 for normal / specular
'''_s maps'''<br />
BC7 for everything else
Die Specular- oder Metallic- oder Gloss-Maps geben mit einer Graustufenmaske den Glanzgrad nicht gleichmäßig glänzender Oberflächen an. Der Glanz ist besonders stark bei Metallen, Keramik und manchen Kunststoffen. Metallic-Maps definieren, welche Teile des Materials aus Metall sind. Schwarz ist Nicht-Metall, Weiß ist Metall. Graue Werte sollten nicht verwendet werden, außer für Rost oder einen anderen Übergang. Specular Maps definieren das Reflexionsvermögen und die Farbe des reflektierten Lichts. Diese sind für Metalle gefärbt. Bei der Darstellung von Nichtmetallen sollten die Werte grau (nicht eingefärbt) gehalten werden.
For any Diffuse map without Alpha channel Fallout 4 uses BC1.
For diffuse with Alpha it uses BC3.
For normal & specular it uses BC5.  


Low poly inventory & world objects (e.g. MISC) at 512x512
Die Helligkeit kann zur Steuerung des F<sub>0</sub> verwendet werden. Die Werte sollten zwischen 0,02 und 0,05 bzw. 2-5 % F<sub>0</sub> für Nichtmetalle und 0,5 bis 1,0 bzw. 50-100 % F<sub>0</sub> für Metalle liegen.
High poly inventory art (e.g. mags/books) at 1024x1024 <ref>Formate https://forums.nexusmods.com/topic/13484832-what-is-current-best-practice-for-fallout-4-dds-texture-formats/ (abgerufen am 24.11.2024)</ref>
=== Roughness Map ===
Die Rauheitskarte (im Gegensatz zur Glattheitskarte, Glanzkarte) definiert, wie rau jedes Texel ist, die Lichtstreuung und -richtung beeinflusst, während die Lichtintensität konstant bleibt. ''Materialize'' verwendet Smoothness statt Roughness, eine einfache Farbumkehrung kann die beiden Werte vertauschen. Glättungskarten (auch Glanz genannt) bestimmen, wo das Licht scheint und wo es gestreut wird. Weiße Bereiche sind glänzend, schwarze Bereiche sind rau. Dies spiegelt die Farbe der Umgebung/des Lichts wider, ohne die Farbe des Materials zu mischen, im Gegensatz zu den Specular Maps.
=== Edge Map ===
Edge Maps oder Curvature Maps stellen die relative Geometrie des Meshes in Konkavität und Konvexität dar. Dies kann als Maske verwendet werden, um beispielsweise Abnutzungseffekte an Kanten oder Schmutzablagerungen um Hohlräume zu erzeugen. Dies ist eine sehr situationsabhängige Karte, die in den meisten Fällen nicht benötigt wird.<ref>PBR Materials https://www.feywickgames.com/pbr-material-basics/#edge-maps (abgerufen am 02.12.2024)</ref>
=== AO Map ===
Die Ambient Occlusion (AO)-Karte wird verwendet, um Informationen zur indirekten Beleuchtung zu liefern, Einführung eines zusätzlichen Schattierungsfaktors zur Verbesserung der Geometrieoberfläche. Die Karte ist ein Graustufenbild, bei dem weiße Bereiche die Bereiche markieren, die ausschließlich indirekt beleuchtet werden.


Fallout 4 as published with DirectX 11
Ambient Occlusion (AO) Maps definieren, wo Licht absorbiert wird. Da die Berechnung von AO zur Laufzeit rechenintensiv sein kann, können diese Karten gebacken werden, um ein effizienteres Rendering auf Kosten des Speichers zu ermöglichen. Eine Spielszene kann eine Mischung aus gebackener und dynamischer Ambient Occlusion enthalten, je nach der erforderlichen Optimierung.
Diffuse_d without Alpha BC1 DXT1
Diffuse_d with Alpha transparency BC3 DXT5
Normal_n  BC5 Linear (intel)
Specular_s  BC5 Linear (intel)
New:  BC7 (DirectX 11) offers very nearly the same quality as uncompressed while still being the same size as DXT5 compressed textures > but may not blend with existing base game objects


GaigeStorm's Fallout 4 Normal and Specular map Tutorial
== Reste ==
https://www.nexusmods.com/fallout4/mods/22114?tab=posts
[[Datei:PBR Unterschiede DigitalProduction.webp|mini|PBR Unterschiede DigitalProduction]]
* Reihe 1: Diffuse Reflexion mit zunehmender Rauheit
* Reihe 2: Metallische Reflexion mit abnehmender Rauheit
* Reihe 3: Nicht-Leiter mit abnehmender Rauheit
* Reihe 4: Festglas mit zunehmender Rauheit in der Strahlverteilung (Streuung)


I'm sorry but your tutorial is better addressed to Skyrim than Fallout 4.
== Siehe auch ==
_s maps in Fallout try basically to fake PBR lighting.
* ResearchGate 2022: UAV photogrammetric survey and Image-Based elaborations for an Industrial Plant - DISEGNARECON https://www.researchgate.net/publication/369944303 (PDF, abgerufen am 01.12.2924)
As someone stated in one of the comments, all spec maps must be between yelow an red, yellow and green and the blue channel( unused) must be black.
* Einsteigerguide: Die Grundlagen des Texture Mappings. https://viscircle.de/einsteigerguide-die-grundlagen-des-texture-mappings/ (abgerufen am 30.11.2924)
The red channel represents the metalness and the green channel represents the glossiness.
* Feywick Games © 2024: PBR Materials - Learn the basics of Physically Based Rendering (PBR) https://www.feywickgames.com/pbr-material-basics/  (abgerufen am 02.12.2924)
The problem with Gimp or Photoshop is that, when you export , they invert the red and green channel making your texture wrong.
* [[MIP-maps]]
To solve this you must use the NVidia textures tools 2 or the Intel plugins for Gimp and Photoshop.
* [[RGB Split in paint.net]]
Also all _n and _s maps must be exported using ATI2n or BC5 format. Not DXT5.  
* [[Fallout 4 Texture Maps]]
* [[DirectDraw Surface]]
{{refs}}


to make your normal map you make a classic normal map, like for skyrim, you have a blueish colored map.
[[Kategorie:Bildsynthese]]
The difference with the map from FO4 is when you save your map to DDS format. If you use the DXT5 format all channels of the map will be exported and you'll get the same kind of map you have in Skyrim. These maps, despite being wrong still work. But if you use the BC5 or ATI2n  compression you'll get the normal map used in Fallout. Because the blue channel is ignored during the compression, the normal map is not blue but darkbrown/greenish. The nvidia plugins for photoshop can't make this kind of normal maps, you must use the intel plugins for photoshop or Gimp.
Also, normal map in Skyrim have an alpha channel that is used for the specularity of your object, Fallout normal maps don't have an alpha channel.
 
For metal/spec maps, you must create a black and white map for your metal parts , a black and white map for your specular parts.
Then, create a new RVB map fill all the map with black, put the metal map in the red channel, the spec map in the green channel, leave the blue channel all black.You'll get a Red/Orange/Green map.
For the export, this the same as the normal maps, BC5 or ATI2n format, no alpha channel
 
== Materialize ==
Convert Images Into Material For Free With Materialize Tool
https://www.youtube.com/watch?v=wX0-mn0l2EY
Diffuse Map (Farbkarte)
* O open image
* Edit
- Final Contrast
- Diffuse reveal slider (verschiebt Ansichtsfensterausschnitte vorher-nachher)
- Reveal Blur Contrast
- Remove Light
- Remove Shadow
- Remove Dark/Hot Spots
* Set as Diffuse
 
Height Map (Verschiebungskarte)
* Create (-> Graustufenbild: schwarz nach unten, weiß nach oben)
- Frequency Weight Equalizer, auch Presets
* Show Full Material
- Parallax Displacement (verändert den Verschiebungsbetrag)
 
* Normal Map (falsche Materialtife vortäuschen)
fake depths
 
== Seperate RGB-Channel ==
To isolate each of the R, G, and B channels, duplicate the layer twice (3 total). Use Curves :Curves: in RGB mode on each layer. For each layer, set two of the lines to zero while leaving one intact. For example, to isolate green, set R and B to zero but leave green as it is. Then set the layer blend mode for each layer to additive.
 
How to perform RGB Split in paint.net (And another method)
https://www.youtube.com/watch?v=-RMKl_AK9BE
 
Separate RGB channels if you're too lazy to install a plugin
https://forums.getpaint.net/topic/113050-separate-rgb-channels-if-youre-too-lazy-to-install-a-plugin/
https://www.dropbox.com/s/luldx7eybsag38k/Separate%20RGB%20channels%20if%20you%27re%20too%20lazy%20to%20install%20a%20plugin..pdf?dl=0

Aktuelle Version vom 5. Dezember 2024, 16:48 Uhr

Der Begriff Texture Mapping (deutsch etwa „Musterabbildung“) bezeichnet ein Verfahren der 3D-Computergrafik. Es dient dazu, die Flächen dreidimensionaler Oberflächenmodelle mit zweidimensionalen Bildern – sogenannten „Texturen“ – und Oberflächeneigenschaften auszustatten. Texturen lassen computergenerierte Bilder detailreicher und realistischer erscheinen, ohne dass das zugrundeliegende Modell selbst verfeinert werden muss. [1]

PBR-Pipeline

Physically Based Rendering (PBR) ist die physikalisch plausible Annäherung an Reflexionseigenschaften von Oberflächen. Man unterscheidet zwei grundlegende Arbeitsmethoden[2] die von der DCC-Software bereitgestellt werden kann:

  1. Metallic Workflow
    die metallische Rauheit mit den Kerneingängen Grundfarbe, Metallizität und Rauheit
    Spiel-Engines, Materialize
  2. Specular Workflow
    der spiegelnde Glanz mit diffuser Farbe, Spiegelung und Glanz
    Offline-Rendering

Die gebräuchlichsten Texturen, die zur Simulation der Eigenschaften des physischen Objekts erzeugt werden, sind[3]:

  • Diffuse Map (auch Albedo Map, Texture Map)
  • Normal Map
  • Metallic oder Specular Map
  • Roughness Map (im Gegensatz zur Smoothness Map)
  • Ambient Occlusion (AO) Map

Zur Erzeugung von photogrammetrischen[4] PBR-Materialkarten wird die Software Materialize eingesetzt. Die Erzeugung ist in zwei Schritte unterteilt:

  1. Schritt: Diffuse Map und Bump Map (Height Map + Normal Map)
  2. Schritt: Vollständiges PBR-Material auf dieser Basis

Diffuse Map

_d maps
Diese Textur enthält die Grundfarbinformationen der Oberfläche oder die Grundreflexion (Oberflächenfarben, Muster), wenn die Texel metallisch sind. Diffuse Maps sind nur für Nicht-Metalle farbig. Für Metalle sollten sie schwarz sein, da sie nur diffuses Licht darstellen und die Farbe von Metallen in der Specular Map behandelt wird. Die Albedo-Map sammelt keine Beleuchtungsinformationen im Vergleich zur diffusen Karte, unbeleuchtetes Erscheinungsbild eines Materials ohne Schatten. Schatten und Reflektionen werden nachträglich und im Zusammenhang mit der Visualisierungsszene hinzugefügt.

Bump Map

Bump Mapping ist eine Textur-Mapping-Technik in der Computergrafik zur Simulation von Unebenheiten und Falten auf der Oberfläche eines Objekts. Beim Bumpmapping wird die Beleuchtungsberechnung mit einem über die Oberfläche variiertem Normalvektor gemacht. Dies wird erreicht, indem die Oberflächennormalen des Objekts gestört werden und die gestörten Normalen bei der Beleuchtungsberechnung verwendet werden. Das Ergebnis ist eine scheinbar unebene statt einer glatten Oberfläche, obwohl die Oberfläche des darunter liegenden Objekts nicht verändert wird. Normal Mapping ist die am häufigsten verwendete Variante des Bump Mapping.

Height Map

Die relativen Höheninformationen (Vorsprünge und Vertiefungen) liegen in einer Textur in Form von Graustufen vor – der sogenannten Heightmap. Jeder Grauwert steht für eine bestimmte Höhe. Normalerweise ist Schwarz (Wert 0) die „tiefste“ Stelle und Weiß (Wert: 255) die „höchste“.

Materialize GUI Maps

In Materialize 1.78 wird aus einem Bild zuerst die Height Map erstellt. Die meisten modernen 3D-Computermodellierungsprogramme sind in der Lage, Daten von Höhenkarten in Form von Bump-, Normal- oder Verschiebungskarten zu verwenden, um schnell und präzise komplexe Gelände- und andere Oberflächen zu erstellen.

Normal Map

Flächennormalen stehen senkrecht auf der Oberfläche
Normal Map Wirkung

_n maps
Normal Mapping (oder auch Dot3 bump mapping, displacement mapping) ist ein Begriff aus der 3D-Computergrafik und wird dazu verwendet, größeren Detailreichtum in Schattierungen zu erzielen, ohne die Zahl der Polygone zu erhöhen.

Beim Normal Mapping werden die für die Beleuchtung relevanten Informationen über die Ausrichtung der Normalen von einem hoch auf ein niedrig aufgelöstes 3D-Modell übertragen. Das Detail der Oberfläche bleibt somit optisch erhalten. Sichtbar ist das niedrige Detail lediglich an der Silhouette.

Spiegelreflexion, diffuse Reflexion und Normal Map


Specular Map

_s maps
Die Specular- oder Metallic- oder Gloss-Maps geben mit einer Graustufenmaske den Glanzgrad nicht gleichmäßig glänzender Oberflächen an. Der Glanz ist besonders stark bei Metallen, Keramik und manchen Kunststoffen. Metallic-Maps definieren, welche Teile des Materials aus Metall sind. Schwarz ist Nicht-Metall, Weiß ist Metall. Graue Werte sollten nicht verwendet werden, außer für Rost oder einen anderen Übergang. Specular Maps definieren das Reflexionsvermögen und die Farbe des reflektierten Lichts. Diese sind für Metalle gefärbt. Bei der Darstellung von Nichtmetallen sollten die Werte grau (nicht eingefärbt) gehalten werden.

Die Helligkeit kann zur Steuerung des F0 verwendet werden. Die Werte sollten zwischen 0,02 und 0,05 bzw. 2-5 % F0 für Nichtmetalle und 0,5 bis 1,0 bzw. 50-100 % F0 für Metalle liegen.

Roughness Map

Die Rauheitskarte (im Gegensatz zur Glattheitskarte, Glanzkarte) definiert, wie rau jedes Texel ist, die Lichtstreuung und -richtung beeinflusst, während die Lichtintensität konstant bleibt. Materialize verwendet Smoothness statt Roughness, eine einfache Farbumkehrung kann die beiden Werte vertauschen. Glättungskarten (auch Glanz genannt) bestimmen, wo das Licht scheint und wo es gestreut wird. Weiße Bereiche sind glänzend, schwarze Bereiche sind rau. Dies spiegelt die Farbe der Umgebung/des Lichts wider, ohne die Farbe des Materials zu mischen, im Gegensatz zu den Specular Maps.

Edge Map

Edge Maps oder Curvature Maps stellen die relative Geometrie des Meshes in Konkavität und Konvexität dar. Dies kann als Maske verwendet werden, um beispielsweise Abnutzungseffekte an Kanten oder Schmutzablagerungen um Hohlräume zu erzeugen. Dies ist eine sehr situationsabhängige Karte, die in den meisten Fällen nicht benötigt wird.[5]

AO Map

Die Ambient Occlusion (AO)-Karte wird verwendet, um Informationen zur indirekten Beleuchtung zu liefern, Einführung eines zusätzlichen Schattierungsfaktors zur Verbesserung der Geometrieoberfläche. Die Karte ist ein Graustufenbild, bei dem weiße Bereiche die Bereiche markieren, die ausschließlich indirekt beleuchtet werden.

Ambient Occlusion (AO) Maps definieren, wo Licht absorbiert wird. Da die Berechnung von AO zur Laufzeit rechenintensiv sein kann, können diese Karten gebacken werden, um ein effizienteres Rendering auf Kosten des Speichers zu ermöglichen. Eine Spielszene kann eine Mischung aus gebackener und dynamischer Ambient Occlusion enthalten, je nach der erforderlichen Optimierung.

Reste

PBR Unterschiede DigitalProduction
  • Reihe 1: Diffuse Reflexion mit zunehmender Rauheit
  • Reihe 2: Metallische Reflexion mit abnehmender Rauheit
  • Reihe 3: Nicht-Leiter mit abnehmender Rauheit
  • Reihe 4: Festglas mit zunehmender Rauheit in der Strahlverteilung (Streuung)

Siehe auch


Einzelnachweise

  1. ↑ Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Texture_Mapping (abgerufen am 29.11.2024)
  2. ↑ Physically Based Rendering: Lots of realism, but with creative levers, please!, Digital Production 2019 https://digital-production.org/2019/05/25/physically-based-rendering-viel-realismus-aber-bitte-mit-kreativen-stellschrauben/ (abgerufen am 01.12.2024)
  3. ↑ ResearchGate 2022: UAV photogrammetric survey and Image-Based elaborations for an Industrial Plant - DISEGNARECON https://www.researchgate.net/publication/369944303 (PDF, abgerufen am 01.12.2924)
  4. ↑ Photogrammetrie https://de.wikipedia.org/wiki/Photogrammetrie#Aufgaben (abgerufen am 02.12.2024)
  5. ↑ PBR Materials https://www.feywickgames.com/pbr-material-basics/#edge-maps (abgerufen am 02.12.2024)
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