UNITY Texturas

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Introducción

  • Una textura representa una imagen que se 'pega' a la superficie de un objeto 3D o 2D.
  • Un objeto dentro del juego en un mundo 2D se representará como un cuadrado/rectángulo.
Sobre ese cuadrado se dibujará una imagen (textura) que será lo que represente a nuestro personaje dentro del juego.


  • En el caso de las figuras 3D, estas están formadas por muchos triángulos unidos formando una figura en el espacio 3D, como ya comentamos anteriormente en esta WIKI.
Las texturas van a ser las imágenes que se van a poner 'encima' de la malla tridimensional que representa a la figura para darle un aspecto realista.
La pregunta aquí sería, ¿ cómo podemos acoplar una imagen bidimensional (la textura) a una figura tridimensional ? Lo veremos a continuación.


  • Para trabajar con texturas podemos hacer uso de varios programas como:


Los colores

  • Cuando dibujamos un gráfico, la textura tiene información de qué color tiene que tener en cada pixel (punto) que se va a dibujar.
Esta información sigue un modelo de colores. En este punto se va a explicar el modelo RGB (Red-Green-Blue)
Existen otros modelos como YUV o CMYK.


  • Con estos tres colores básicos (rojo-verde-azul) podemos obtener cualquier color mezclándolos en la proporción correcta.
Por ejemplo:
Información obtenida del libro Beginning Android 4 Games


Todos los colores anteriores se obtienen como combinación de los tres básicos: RED – GREEN – BLUE.


  • Cada color básico se puede expresar con un número en coma flotante entre los valores 0.0f - 1.0f (siendo 1 la intensidad más alta y 0 la más baja)
También se puede codificar cada color con un byte con valores entre 0 y 255.


  • Dependiendo de las diferentes opciones podemos tener diferentes formatos RGB:
  • Codificación RGB de 32 bits: tiene 12 bytes por cada pixel (32 bits por color (al ser flotante) = 4 bytes x 3 colores=12 bytes). Las intensidades pueden varias entre 0.0f y 1.0f.
  • Codificación RGB de 24 bits: tiene 3 o 4 bytes (si tiene alfa, visto después) por cada pixel (8 bits por color = 1 bytes x 3 colores=3 bytes). Las intensidades pueden varias entre 0 e 255. La orden de los componentes puede ser RGB o BGR. Se conoce como RGB888 o BGR888.
  • Codificación RGB de 16 bits: tiene 2 bytes por cada pixel. Red y blue tienen una intensidad que varía entre 0 y 31 (5 bits x 2 = 10 bits) y el verde una intensidad entre 0 y 63 (6 bits). El orden puede ser RGB o BGR y se conoce como RGB565 o BGR565.



  • Lo normal es trabajar con el formato RGB888.



Formato de imágenes

  • A la hora de guardar imágenes disponemos de multitud de formatos diferentes.
Dos de los más conocidos son los formatos JPEG y PNG.
  • JPEG es un formato que pierde calidad con respecto a la imagen original pero tiene una nivel de compresión alto (ocupa menos en disco).
  • PNG no pierde calidad y es idéntica a la imagen original.


Nota: Siempre que utilicemos una imagen que no necesite transparencia (explicado a continuación) ni una calidad excesiva debemos eligir el formato jpg ya que tiene un gran nivel de compresión.


El componente Alfa: Nivel de transparencia.

  • El componente alfa es un número que indica el nivel de transparencia de una imagen.
  • Normalmente al superponer una imagen sobre otra, la imagen superior 'tapa' a la inferior.
Cuando creamos una imagen esta tiene una forma cuadrada/rectangular ya que al guardar le tenemos que dar un tamaño en pixeles (puntos) en su ancho y alto.
Sin embargo, los personajes que conforman un juego no tienen esa forma, puede ser redonda, con bordes redondeados,...


Información obtenida del libro 'Beginning Android 4 Games'


Si disponemos de un fondo y queremos que el personaje pase por dicho fondo, tendríamos este efecto:
Imagen superpuesta. El color blanco aparece alrrededor del gráfico.


  • Gracias al componente alfa podemos establecer que un determinado color sea transparente (lo que se conoce como alfa).
Así, aplicado a los formatos gráficos vistos anteriormente, podemos aplicar el formato RGBA8888 (y sus variantes). Con esto indicamos que el componente alfa está compuesto por un valor que va desde 0 (totalmente transparente) a 255 (totalmente opaco).
Si hacemos que en el ejemplo el color blanco sea totalmente transparente, conseguiremos este efecto:
Imágenes superpuestas. El color blanco tiene un nivel de transparencia de 0.


  • IMPORTANTE: Si la imagen necesita transparencias no podemos guardarla en el formato JPG.
Obligatoriamente tendría que ser
  • Formato PNG: Imagen comprimida sin pérdida de calidad. Algunas imágenes con transparencias no son importadas correctamente.
  • Formato TGA (es el que recomienda UNITY): No comprime la imagen. Las transparencias siempre son importadas correctamente.


  • Para hacer un color transparente en GIMP:
Cambiando unha cor a transparente



  • Desde GIMP podemos ver los diferentes canales y visualizarlos de forma independiente:
Unity3d texturas gimp 1.jpg


Texturas en objetos 3D

  • Como comentamos anteriormente, la forma en como asociamos una textura (imagen bidimensional, con un ancho-alto) a una figura tridimensional (denominada Mesh) es la de 'pegar' la imagen sobre las caras que conforman la figura.
  • Por lo tanto, primero debemos de recortar la figura 3D en sus caras, para que estas queden dibujadas de una forma bidimensional.
Veamos un ejemplo con un cubo (algo supongo que todos hemos hecho alguna vez :) )
Unity3d textura 1.jpg
  • Como vemos tenemos un objeto 3D (el cubo) el cual lo hemos 'recortado' para que sus caras se dibujen sobre una superficie 2D.
Ahora solo tenemos que pasar cada textura (tenemos 6, aunque podemos utilizar la misma textura en cada cara) a cada una de las caras del cubo.
El programa 3D ya se encargará de 'colocar' cada textura en cada una de las caras.


  • Este concepto lo podemos aplicar a cualquier figura 3D.
Lo normal es que una figura 'compleja' la tengamos dividida en 'trozos' para que cada uno de ellos tenga texturas diferentes.


  • Otro ejemplo lo encontramos cuando queremos representar un planeta.
La figura 3D que representa un planeta es una esfera (no exactamente, ya que los planetas están achatados pero simplificamos).
Para 'pegar' la textura, una de las formas de hacerlo, es cortar la esfera por la mitad (como si fuera una naranja para hacer zumo) y 'aplastar' las dos mitades sobre el plano. Una vez hecho esto, podemos poner encima una textura como la siguiente:
Unity3d textura 5.JPG
La podemos poner sobre la esfera de esta forma:
Unity3d textura 5B.JPG


  • Veamos otro con una nave espacial:
Gráficos obtenidos del Blog de Xoppa-LIBDX


  • En Unity disponemos de multitud de recursos gráficos que ya vienen con sus propias texturas, pero que una vez tenemos los conceptos anteriores claros, siempre podremos modificar o añadir nuevas texturas creadas por nosotros.




  • Notas Importantes:
  • Cuando creemos nuestras texturas, estas siempre deben de tener un tamaño potencia de 2, es decir, 256,512,1024,2048.
Si se realizan con un programa 3D, seguramente, este ya os dará como opción un tamaño de los indicados anteriormente.
  • Siempre es mejor trabajar con las resoluciones más grandes que vamos a necesitar. Reducir dicha resolución a un tamaño menor se realiza fácilmente.
  • Unity permite realizar una compresión de la textura sin casi pérdida de calidad.
  • Unity recomienda utilizar el formato de fichero .tga (recomendado por Unity) o .png para guardar texturas con información de transparencia (canal alfa). En caso de no necesitar tener transparencias, hacer uso del formato .jpg.
Unity3d textura 2B.JPG




Ejemplo de aplicación de textura en Unity

  • Si no lo habéis hecho ya al llegar a este punto, es hora de que aprendamos como agregar nuevos recursos a nuestro proyecto.
Pasar a leer el punto Recursos: Asset Store.
Una vez hecho, vamos a incorporar a nuestro proyecto texturas para el planeta Tierra (vienen otras texturas a mayores para crear planetas 'alienígenas').
Buscar en el asset store recursos para texturas de planetas (buscar por 'Planet Textures' y filtrar solo los recursos gratuitos).
  • Aparecerá el siguiente recurso:
Unity3d textura 6.JPG
Instalar e importar el recurso anterior.


  • Una vez hecho dispondréis en al ventana de 'Proyect' de una nueva sección y dentro de ella, la sección 'Texturas'.
Unity3d textura 7.JPG


  • Vamos a crear una esfera y a añadir la textura indicada:


  • Para hacerlo un poco más divertido vamos a hacer que el planeta 'rote'.
Primero descargar este archivo a vuestro ordenador: Archivo:Unity Curso Rotar.zip. Debéis de descomprimirlo. Aparecerá un archivo con extensión .cs



Importando nuevas texturas

  • Para importar una nueva textura a Unity solamente tenemos que 'arrastrar' la imagen a la carpeta Assets de Unity.
Por ejemplo, podemos ir al sitio web https://3dtextures.me y descargar alguna de las texturas (veremos los diferentes tipos cuando expliquemos los materiales). Por ejemplo en este enlace descargar la imagen Snow_004_DISP.png.




Asociando nuevas texturas a objetos 3D

Podéis escoger el que queráis, ya que en todos ellos vais a encontrar la forma de realizar lo que voy a explicar a continuación.
  • Yo os recomiendo el Wings3D por su sencillez, ya que lo que vamos a hacer no requiere de grandes funciones y el manejo es relativamente sencillo.
  • Lo que voy a exponer en este punto es la forma de poder crear figuras sencillas (un cubo en el videotutorial) y asociarles una textura.
La ventaja que tiene Unity es que disponemos de muchos recursos gráficos para incorporar a nuestro juego, pero creo que a nivel de hacer aplicaciones/juegos para los alumnos de secundaria, puede ser interesante para el profesor poder crear figuras 3D con sus propios gráficos, como representar átomos, bacterias,....
Las texturas las podéis obtener de internet o escanear un dibujo y guardar el gráfico que después podríais asociar a una figura 3D.
  • Los pasos a seguir son:


  • Disponéis en este enlace de tres vídeos en los que os explico como crear figuras sencillas 3D y cómo asociarles las texturas.


Importando los modelos creados a Unity

  • Tenéis más información sobre los formatos soportados por Unity en este enlace.


  • Una vez creado el modelo en Wings realizamos el siguiente proceso:



Asociando texturas a modelos complejos

  • En los ejemplos anteriores estamos asociando texturas a objetos simples, como cubos o esferas.
Pero el mismo principio podéis aplicarlo a figuras más complejas.
La forma de abordarlo puede ser:
  • Crear una única figura compleja y 'recortarla' en trozos diferentes. Esto sería lo mismo que hemos hecho con las figuras simples.
  • Crear una figura compuesta por múltiples figuras simples, recortar cada figura simple y asociar a cada una de ellas una textura. Veamos un ejemplo.




Propiedades de las texturas en Unity


  • Cuando seleccionamos una textura en Unity, en la Inspector Window aparecen una serie de propiedades:
Unity3d textura 35.jpg



  • Veamos las más importantes, y el resto las iremos viendo a lo largo de la Wiki a medida que las vayamos necesitando.
  • La primera propiedad es el tipo de textura.
Unity3d textura 36.jpg
Normalmente emplearemos la opción 'default', pero veremos en esta Wiki como las texturas que están asociadas los materiales para que la luz se comporte de una forma determinada, deben ser de tipo 'Normal Map', o que las texturas asociadas a la interface de usuario deben ser de tipo Editor GUI...


  • Propiedad alfa source.
Unity3d textura 37.jpg
Si nuestra textura tiene transparencias (canal alfa), podemos dejar la opción por defecto.
En caso de que no tenga, podemos seleccionar la opción 'None'
Si no trae canal alfa pero queremos que Unity genere dicho canal a partir de las tonalidades de grises, escogeremos la opción 'From Gray Scale'.


  • Propiedad Wrap Mode.
Unity3d textura 38.jpg
Esta propiedad indica si queremos que la textura pueda repetirse cuando está 'asociada' a una superficie de un GameObject. Por ejemplo, cuando tenemos una textura que representa un 'trozo' de terreno y queremos asociarla a un plano muy extenso y queremos que se repita, tendremos que poner el valor de la propiedad a 'Repeat'. Veremos un ejemplo práctico de esto en el editor de terrenos.


  • Propiedad MaxSize.
Unity3d textura 39.jpg
Podemos observar en la parte baja (si no os aparece tenéis que 'arrastrar' hacia arriba la doble línea que aparece en la parte baja al lado del nombre) que la textura tiene un tamaño en píxeles de 1024x1024 es de tipo RGB, está comprimida haciendo uso del algoritmo BC6H y que ocupa 1,3MB.
Normalmente trabajaremos con la resolución más alta y será Unity el que la comprima al tamaño adecuado.
Como tamaño máximo de la textura, se suele poner el doble del tamaño de la textura (1024x2 = 2048), pero si no es necesario, podremos cambiar y poner un tamaño menor, ahorrándonos mucho espacio.
Indica que estamos en la opción default esto quiere decir, que las modificaciones que hagamos se aplicarán a todas las plataformas para las que generemos el juego, pero podemos personalizar estas opciones para cada plataforma concreta.
Unity3d textura 40.jpg
Las plataformas que aparecen dependerá de las escogidas cuando instalamos Unity.




  • Notas:
  • 'MipMaps' son una versión en pequeño de las texturas, cuando las texturas aparecen muy pequeñas al estar alejada la cámara de ellas.
  • 'Filter Mode' indica como se modifica la textura cuando sufre deformaciones al estar asociada a un modelo 3D que haga que se estire.
  • 'Aniso Level' es un parámetro que da una mayor calidad a la textura y normalmente se usa para las texturas asociadas al suelo y al terreno.
  • Podemos consultar en este enlace los diferentes formatos de compresión empleados en las diferentes plataformas.




Avanzado: Conceptos para programadores

  • Lo que viene a continuación son unas explicaciones teóricas para los alumnos que realizan el ciclo de Programación de aplicaciones multiplataforma.
  • Como comentamos anteriormente, las figuras 3D están formadas por múltiples triángulos.



Shaders

  • Resulta que a partir de la versión OPEN GL 2.0 los gráficos se renderizan utilizando Shader´s. Los Shader son programas escritos en un lenguaje parecido a C que se denomina GLSL y que permite modificar las propiedades de los puntos que se van a renderizar pudiendo hacer efectos muy complejos.
En Unity, se pueden escribir 'shader program' en el lenguaje anterior, pero el que utiliza es una modificación del HLSL denominado Cg.


  • El proceso de aplicar un 'Shader Program' a una figura se divide en dos etapas:
  • Vertex Shader: se aplican operaciones a cada uno de los vértices de la figura. Por ejemplo, podríamos modificar la posición y tamaño de un objecto 3D.
  • Fragment Shader: es la segunda etapa. A diferencia de la anterior se va a aplicar a cada fragmento de la figura. Por simplificar vamos a identificar fragmento como pixel. Como podéis suponer el coste de GPU será mayor que en el caso anterior, por lo que no se debe abusar de estos mecanismos. Por ejemplo, podríamos cambiar el color de cada pixel de la figura y realizar efectos de brillo, oscuridad,...


  • Ejemplos que se pueden realizar con Shaders:


  • Más información en:


  • A partir del Unity 2018, existe una herramienta que viene integrada con Unity y que nos permite desarrollar Shaders sin necesidad de tener unos conocimientos de programación avanzados.
Esta herramienta es el Shader Graph Editor.
Tenéis en este enlace información y ejemplos sobre dicha herramienta.
Vídeos:






Colores

En OPENGL se puede establecer el color en cada uno de los vértices de cualquier figura 3D. Si todos los vértices tienen el mismo color, la superficie entera se dibuja del color indicado.
Si cada vértice tiene un color diferente, se produce un degradado de un color al otro.
  • Veamos un ejemplo de programación en Unity en el que modificamos los colores de cada vértice, poniendo los vértices pares a rojo y los impares a amarillo.
Previamente hay que crear un material (lo veremos posteriormente) y cambiar el tipo de shader de 'Standard' (que no soporta la asignación de colores a vértices) a uno de tipo Particles.


  • Ahora creamos un nuevo script con el siguiente código y lo asociamos a la figura 3D que tiene asociado el shader.
 1     void Start()
 2     {
 3         Mesh mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;
 4         Vector3[] vertices = mesh.vertices;
 5 
 6         // create new colors array where the colors will be created.
 7         Color[] colors = new Color[vertices.Length];
 8 
 9         for (int i = 0; i < vertices.Length; i++)
10         {
11             if (i % 2 == 0)
12                 colors[i] = Color.red;
13             else
14                 colors[i] = Color.yellow;
15         }
16 
17         // assign the array of colors to the Mesh.
18         mesh.colors = colors;
19     }


  • Al ejecutar el juego podemos comprobar como se produce un degradado desde el color rojo al amarillo en ciertas caras del cubo:
Unity3d texturas vertex colores 4.JPG




Texturas

  • Las texturas son los gráficos que se 'pegan' sobre cada una de las superficies de una figura 3D.
Por lo tanto trabajamos con imágenes 2D las cuales 'pegamos' a figuras 3D.
  • Ya vimos en un apartado anterior como se realiza este proceso.
Al igual que en el espacio disponemos de coordenadas x,y,z para situar nuestros GameObjects, las texturas tienen su propio espacio y se denomina UV
Badlogic.jpg


  • Cuando trabajamos con texturas, establecemos su posición en base a dos coordenadas que se encuentran entre los valores [0-1]
LIBGDX UD4 Mesh 8.jpg


  • Si queremos que dicha textura se dibuje sobre un triángulo tendremos que establecer para cada uno de los vértices del triángulo que posición de la textura se tiene que dibujar:
LIBGDX UD4 Mesh 9.jpg


Esto dará como resultado lo siguiente:
LIBGDX UD4 Mesh 10.jpg





-- Ángel D. Fernández González -- (2018).