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Octree Textures for Painting and Rendering
Textures on Unparameterized Models
Stéphanie Recco Xavier Larrodé
Master MM U.Bordeaux 1
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Rappel Principales étapes du  texture
 mapping 
Obtenir la couleur de l image

• sauvegarder tableau (reconstruire une image
  continue)
• lisser l image (éviter les distorsions
  experspective)
• filtrer l image (enlever les H.fréquences ex
  aliasing)
• reéchantillonage

Plaquage

• appliquer l image sur la surface de l objet
  (coordonnées textures sur les vertices de
  l objet)
• interpolation des coordonnées pour obtenir sur
  chaque pixels du polygone une couleur précise

Implémenté en Hardware .
Inconvenients

• paramétrer à la  main 
• stocker plusieurs textures 2D
• problèmes de LOD , discontinuité
• manque de cohérence entre les faces
• difficile sur les surfaces complexes

Texture a un point est associé une couleur
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Exemples
à la main
en projetant
1976
80s
1985
Paramétrisation par l artiste 
Paramétrisation automatique 
Texture Volumique

Blinn et Newell
Ma et Lin
Peachey, Perlin
Catmull
Maillot
Sloan
Hunter
Debry, Benson
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Optimisations réalisées
Taille de la texture
(Hunter et Cohen ) 1

• suppression fréquences locales
• utilisation de quadtree (voir rappel apres)

Optimiser les coordonnées de textures
(J.Sloan, D.M.Weinstein,J.D.Brederson ) 3
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Exemples
Sans optimisation
Avec optimisation
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Génération automatique des surfaces UV 4 Levy
2002
Coordonnées Textures (s,t)
Coordonnées Objet (u,v)
7
Volumetric textures
6 (K. Perlin et D. Peachy 85)

• fonction à 3 paramètres
• tableau à 3 dimensions
• sculpture

Avantage

• cohérence des faces
• pas de discontinuité
• marche bien sur les objets complexes
• pas  aliasing 

Nécessite trop d espace mémoire... (sauf dans le
cas de la fonction)
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Paramétrisation automatique avec modèle 3D
(B.Levy) 2

• correspond à un morphing 3D

• toujours des problèmes
• de distorsion
• beaucoup de temps
• problèmes de maillage?

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Rappel Quadtree

• Structure de donnée
• encode une image 2D en plaçant des sous partie
  de l image dans un arbre.
• chaque nud de l arbre dispose d au plus 4
  fils.
• généralement on partitionne l image en 4
  quadrants ayant chacun un nud .
• et donc représentant 1/4 de l image et ainsi de
  suite pour ses fils
• on continue jusqu à avoir une région
  suffisamment simple
• taille d un pixel
• couleur
• résolution souhaité (certaine hauteur dans
  l arbre)

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Rappel Octree
7 Samat 1990
Structure de donnée Un octree est un quadtree
mais avec 8 fils au lieu de 4. Ce qui en fait un
bon outils pour décomposer une scène en 3D On
décompose l octree de la même façon que le
quadtree jusqu à obtenir une partition désirée.

• Propriétés
• compression de donnée
• gestion de la profondeur de l arbre LOD
• la résolution peut varier le long de la texture
• générer facilement les coordonnées de Texture
• 3D-gt plus de problème de discontinuité
• -gt de distorsion

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• Motivations
• pallier aux limites de la paramétrisation
• fastifieux
• difficile (surfaces implicites, subdivision,
  maillages détaillés)
• un model doit pouvoir etre peint
• plus de discontinuitées,coller à la topologie
• plusieurs niveau de détails
• mémoire utilisé comparable à texture 2D

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Loctree comme texture

• Correspondance entre les coordonnées du modèle
  de texture et celle du modèle géométrique
• Donc pas de discontinuité, la texture est aussi
  lisse et continue que le modèle lui-même
  (caractéristique du volumétrique)
• La couleur est stockées dans les feuilles de
  loctree. (si nécessaire)
• Dautres données peuvent être stockées
  (normales), donc cette nouvelle structure sera
  appelée octexture (octex)

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Le détail dans larbre est donnée par le détail
dans la texture Chaque nud contient une
couleur.Le nud père a une couleur seulement si
certain fils nont pas été crées (moyenne de tous
ces fils).
Enfant potentiel crée par géométrie création
des fils rouges . ( rouge couleur de leur père
dans loctree)
Enfant crée par la texture
création de fils pour sapprocher de la taille du
point rouge.
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Peindre la texture

• La création de la texture ne peut se faire que
  par  peinture .
• Les détails de la texture peuvent être ajoutés au
  fur et à mesure comme en peinture. (niveau de
  détail)
• On affiche seulement les parties visibles (grace
  au Z-buffer et au clipping)
• Puis on fait correspondre les coordonnées de la
  texture à celle de lobjet (en étant le plus
   fin  possible).
• Seulement les cellules (octree) qui intersectent
  la surface de l objet sont mémorisés

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Simplifications

• Suppression des feuilles qui ont la même couleur
  que leur père (à ? près)
• Donc loctex peut diminuer en profondeur en
  fonction du niveau de détail demandé (fixer un
  ?).
• Attention il faut limiter la taille de loctex en
  mémoire,
• pour cela il faut limiter les détails
• donc limiter les possibilités du créateur de la
  texture.

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Utilisations des normales

• Problème causés par les objets fins
• Pour éviter cela on stocke la normale de la
  surface et sa couleur correspondante(8 bits) dans
  A et 6  flags  dans B

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Mémoire

• La place en mémoire varie selon plusieurs
  critères
• Le nombre dinformations stockées
• seuls les 8 pointeurs fils stockés (4 bits
  chacun)
• la normale de la surface(8 bits)
• la couleur (nombre de bit dépend de la
  représentation utilisée)
• Amélioration possible avec lutilisation dun
  octree sans pointeur  pointerless  7 (Samat
  1991)
• Le niveau de détail demandé
• plus on dessinera de détail, plus loctex sera
  lourd

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Inconvénients

• Loctex peut prendre beaucoup de place en
  mémoire.
• On est obligé de peindre sa texture ( en
  utilisant un logiciel spécifique)
• On ne résout pas le problème de paramétrisation

Avantages

• Nimporte quel modèles, pouvant être rendu, peut
  être texturé.
• Différents niveaux de détails adjacents ne donne
  pas de discontinuité (interpolation)
• Le niveaux de détail nest pas limité (sauf par
  la mémoire), on a le control total sur la
  texture.

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Comparaison avec les textures 2D

• Selon B l octree fera la même taille qu une
  texture 2D voir inférieur

• Selon A on aurait un surplus de taille de 33
  ou cas exceptionnel
• ex une texture avec 2 couleurs Texture 2D 3Mo
• Octree 50 bytes
• mais non révélateur...

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Visualisation Pas encore de Support Hardware
pour Octree logiciel de rendu Mais aussi de
 3D Paint 
A Debry ...
en GPL ! thrownclear.com
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Résultats
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Biblio
2 articles A Debry,Gibbs, Petty,Robins
Painting and Rendering Textures on Uparameterized
proceedings of SIGGRAPH 2002 B D.Benson
J.Davis Octree Textures 2002 proceedings of
SIGGRAPH 2002 1 Hunter et Cohen 2000
Uniform frequency images 2 B.Levy 2001
Constrained texture mapping for polgonal
meshes 3 J.Sloan, D.M.Weinstein,J.D.Brederson
Importance driven texture coordiante optimization
4 Levy 2002 6 (K. Perlin et D. Peachy
85) 7 Samat 1991 Pour plus d infos sur les
articles consultez la bib complète des deux
premiers articles...