作者：caven chen
在计算机图形学和三维开发过程中，有几个容易混淆的概念。今天我们来一举拿下。
又可以学习新的知识啦。冲鸭。。。。。。
基础概念
首先我们来介绍一些基础概念:
| 英文 | 中文 | 本质 | 释义 |
| Material | 材质 | 数据集 | 表现物体对光的交互，供渲染器读取的数据集，包括贴图纹理、光照算法等 |
| Texture mapping | 纹理贴图 | 图像映射规则 | 把存储在内存里的位图，通过 UV 坐标映射到渲染物体的表面 |
| Shading | 底纹、阴影 | 光影效果 | 根据表面法线、光照、视角等计算得出的光照结果 |
| Shader | 着色器 | 程序 | 编写显卡渲染画面的算法来即时演算生成贴图的程序 |
| GLSL | 程序语言 | OpenGL 着色语言 |
他们之间的关系：
通过上图可以看出：shading是一个最终结果，主要通过Material进行描述，而Material的生成又可以通过两种方法：一种是图片映射、一种是shaders程序。
这么多概念无非是为了完成一个共同目标：用计算机表现真实可信的 Shading。
Shading 是真实世界中的光影效果，它是由物体表面材质、灯光、观察者的视角等多种因素共同决定的。要实现计算机的模拟生成，是一个非常复杂的过程。不过它的原理大概可以简化为一个函数：
Intensity = Material (Light, Eye)
也就是说，光影的强度，是由 a.照在材质上的光 b.视线 共同决定的。
那么我们如何制造 Shading 效果？
方法一：贴上皮肤
贴图可以说是最简单的材质方法：
- 选定物体表面的某些区域；
- 更改这个区域的一些属性(如颜色、反光度、透明度等)；
我们通过 UV Mapping 。给三维体每一个顶点增加两个值 U 和 V，它们记录了三维表面和二维表面的坐标对应关系：
有了映射关系，我们就可以分门别类地把影响光照的不同参数，都通过图片映射到三维几何体上。这些参数包括：
- Diffuse Map 漫反射：模拟一个发光物对物体的方向性影响(Directional Impact)，它是光照模型中最显著的组成部分；
- Specular/Reflection Map 镜面：模拟有光泽物体上面出现的亮点，它的颜色更接近光而不是物体的颜色；
- Normal/Bump Map 法线：决定物体形状的垂直于它的法线向量，提供有关物体表面深度的细节，每一种颜色代表了不同的轴向；
看起来类似这样:
地图瓦片纹理材质贴图
方法二：长出皮肤
贴上皮肤的方法虽好，但是局限也很明显。如果没有合适的图像，或者要创建真实世界中罕见的材质，皮肤就不好找了。这个时候需要让程序帮忙「生长」出新的皮肤。
我们把这种程序叫做 Shaders。
shader 代码片段
它实际上是一个程序片段、一系列的指令，可以将三维 Mesh(网格)以指定方式与颜色、贴图等组合，完成复杂的计算输出（渲染器可读取的点和颜色的对应关系），会对屏幕上的每个像素同时下达命令。也就是说，代码必须根据像素在屏幕上的不同位置执行不同的操作。就像活字印刷，你的程序就像一个 function（函数），输入位置信息，输出颜色信息，当它编译完之后会以相当快的速度运行。
总结
通过本文相信你已了解了这些基础概念以及如何制造一个shading效果，上面介绍的两种方式在实际开发过程中可以进行有机组合，这样可以创造意想不到的效果。
关注Mapmost，持续更新GIS、三维美术、计算机技术干货
Mapmost是一套以三维地图和时空计算为特色的数字孪生底座平台,包含了空间数据管理工具(Studio)、应用开发工具(SDK)、应用创作工具（Alpha）。平台能力已覆盖城市时空数据的集成、多源数据资源的发布管理，以及数字孪生应用开发工具链，满足企业开发者用户快速搭建数字孪生场景的切实需求，助力实现行业领先。
欢迎进入官网体验使用：Mapmost——让人与机器联合创作成为新常态
