纹理是什么？

纹理的概念

一种可供着色器读写的结构化存储形式

任何图片都可以作为纹理

（但纹理就是图片并不正确，因为纹理并不一定是图片，处理包含具体储存的信息以外，还会包含纹理采样的一些设置）

纹理为何重要？

因为纹理很划算

牺牲几何细节 = 建模工作量 ⬇⬇

                          存储空间 ⬇

                          读取速度 ⬆

纹理管线

纹理管线的工作流程

模型空间位置=>投影函数=>纹理映射=>纹理坐标=>通讯函数=>新纹理坐标=>纹理采样(避免依赖纹理读取)=>纹理值

投影函数：获取要渲染的位置，将它从模型空间投影到纹理坐标空间中，转化成纹理坐标，也就是UV坐标（这里的投影与摄像机投影是完全不同的，这里是纹理投影。投影函数通常在建模流程中俗称“展UV”的阶段使用，将投影的结构存储在顶点数据中，一般情况下我们是不会用到这个东西的）

纹理采样设置之wrap Mode（包装模式）

决定UV值在[0,1]以外的表现

OpenGL--“包装模式”（Wrapping Model）

Directx--“纹理寻址模式”（Texture Addressing Mode）

Wrap Mode包装模式

Repeat：重复

Mirror：在重复的同时加镜像或反转的效果（左右镜像，上下反转）

Clamp：超出范围坐标的颜色值在该设置下为图形的边缘

Border：使用一个定值给超出范围的部分进行填充

纹理采样设置之Filter Mode（过滤设置）

放大Magnification

Falter Mode滤波模式

【最近邻nearest neighbor】滤波

最近邻：取最临近的1个像素，
a)    由于多个像素可能取到同一个临近像素，会造成像素化
b)    省消耗

【Bilinear双线性】滤波

双线性插值：取最临近的4个像素

【Trilinear立方卷积】滤波

立方卷积：不仅取最临近的4个像素，还有它们的变化率

Quilez光滑曲线

光滑曲线插值：在纹理坐标输入双线性插值之前额外处理，2和3的折中

兰索思插值：8×8像素

纹理缩小导致的颜色丢失和闪烁情况

MipMap多级渐远纹理

Mipmap：金字塔，上一层是下一层4个像素的均值
a)    占用内存只增加三分之一
b)    过度模糊

MipMap：如何选择正确的Level

各向异性过滤Anisotropic Filtering

积分图 Summed-Area Table

unity/UE4对于异性过滤后纹理内存的问题

为什么在Unity/UE4上，开启各向异性过滤之后纹理内存不是3倍而仅仅是1/3而已呢？

优化与纹理应用

CPU渲染优化常见方式 — 纹理图集/数组

GPU渲染优化常见方式 — 纹理压缩

减少了资源在CPU中进行解压缩的过程

减小了包体大小，减少了数据量级，减轻了带宽计算的压力

内存的使用效率更高

Cubemap立方体贴图

使用三维纹理坐标对立方体映射进行采样

根据OPENGL

+x代表右，-x代表左

+y代表上，-y代表下

+z代表后，-z代表前

假设这个矢量是(-3.2,5.1,-8.4)，那我们就用-z面，坐标(-3.2/8.4,5.1/8.4)，再转化为[0,1]的范围，所以最后用来索引纹理的坐标就是((-3.2/8.4+1)/2，(5.1/8.4+1)/2)。

凹凸贴图 Bump Mapping

在不增加顶点的情况下

通过改变几何体表面各点的法线

使本来是平的东西看起来有凹凸的效果

整个过程我们并没有真正改变顶点的高度

而是定义了一个虚拟的高度

位移贴图 Displacement Mapping

凹凸贴图是模拟，虚假的移动

而位移贴图是真的把顶点作了位置的移动

作业

Filter Mode : 
1、最近邻：取最临近的像素
2、双线性插值：取2x2线性插值
3、立方卷积：取4x4，加变化率
4、光滑曲线：效果介于2、3之间
纹理优化方式和原理：
1、CPU优化：纹理图集、纹理数组，减少DrawCall
2、GPU优化：纹理压缩，降低带宽