第七章 基础纹理

导言

在OpenGL里，纹理空间的原点位于左下角，而在DirectX中，原点位于左上角。Unity中使用的纹理空间是符合OpenGL的传统的，位于纹理左下角。

一、单张纹理

通常使用一张纹理来代替物体的漫反射颜色。

纹理导入面板

  • Filter Mode ，代表纹理拉伸时的滤波模式，支持3种模式： Point、Bilinear、Trilinear；效果依次增加。
  • 纹理缩小时，多个像素将会对应一个目标像素。我们往往需要处理抗锯齿问题。一个最常用的方法是使用多级渐远纹理（mipmapping）技术。即提前用了滤波处理得到了更多更小的图像，储存起来。运行时，可以直接使用。通常需要多占用33%的空间。
  • Point：使用最近邻滤波，在放大或缩小时，采样像素数目通常只有一个，一次图像看起来有种像素风格。
  • Bilinear：使用线性滤波，对于每个目标像素，它会找到4个近邻像素，然后对它们进行线性插值混合后得到的最终像素，因此图像看起来被模糊了。
  • Trilinear：除了Bilinear所做的工作之外，还会在多级渐远纹理之间进行混合。
  • 纹理的最大尺寸：unity允许不同平台发布游戏时，选择不同的分辨率。如果导入的纹理大小超过了Max Texture Size中的设置值，那么unity将会把该纹理缩放为这个最大分辨率。理想情况下，导入的纹理可以是非正方形的，但长宽的大小应该是2的幂。这样unity内部才能进行压缩，而且GPU读取该纹理的速度更快。

二、凹凸映射

两种凹凸映射做法

  1. 高度映射：使用一张高度纹理来模拟表面位移，然后得到一个修改后的法线值。优点是直观，缺点是消耗运行时性能。高度纹理更多用来存储地形信息。高度图中存储的是强度值，表示模型表面局部的海拔高度。
  2. 法线映射：直接存储表面法线信息，由于法线方向的分量范围在[-1, 1]，而像素的分量范围是[0,1]，因此我们需要做一个映射，通常使用的映射就是。所以我们从法线纹理进行采样后，需要进行一次反映。
    android unity 纹理压缩设置 unity纹理_贴图

模型空间法线纹理 VS 切线空间法线纹理：

  1. 模型空间优点：
  1. 实现简单，直观；
  2. 在纹理坐标的缝合处和尖锐的边角部分，可见的突变较少；
  1. 切线空间的优点：
  1. 纹理可复用；
  2. 可进行UV动画；
  3. 可压缩；

Unity中的法线纹理类型

  1. Unity可以把法线纹理标识成Normal map类型，此时可以使用shader中内置的UnpackNormal函数，来得到正确的法线方向。
  2. 当我们把纹理类型设置为Normal map，可以让Unity根据不同平台对纹理进行压缩（DXT5nm）。原理就是发现纹理只有两个通道是真正具有信息的，第三个通道的值可以用另外两个推导出来（法线是单位向量，切线空间下的法线方向的Z分量为正）。

三、 渐变纹理

使用渐变纹理来控制漫反射光照的结果。

  • 书本这里使用半兰伯特模型，计算UV坐标。书里没有明说这么做的理由是什么，这里部分是我自己思考的。我们的目的是得到颜色分层的结果。观察渐变纹理，我们发现色带前面的对应阴影部分，后面对应光照强烈的部分。所以每个片元收到的光照越强，就应该对应色带值大的分。正好半兰伯特模型也是这样，受到的光照越强，得到的值越大。就这样应用过来了。
  • 注意：渐变纹理的Weap Mode需要设置为Clamp模型，防止纹理采样时由于浮点数精度造成问题。

四、遮罩纹理

遮罩纹理，字面翻译就是通过遮罩保护某些区域，使它免于某些修改。比如书中例子的高光遮罩纹理，在纹理RGBA的R分量里储存了mask值。在shader中通过下面的语句使用。采样了遮罩纹理，然后将值乘在原高光分量上。用来控制高光的强度。

// Get the mask value
fixed specularMask = tex2D(_SpecularMask, i.uv).r * _SpecularScale;
// Compute specular term with the specular mask
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(tangentNormal, halfDir)), _Gloss) * specularMask;
  • 其实看到这里我们已经发现了，我们想逐像素的控制表面属性。就把对应像素的参数都填充在一个纹理里，在shader中参与计算就行了。通常，我们可以充分利用一张纹理的RGBA四个通道，用于储存不同的表面属性参数。

引用

  • 如何创建法线贴图
  • Unity Shader入门精要 阅读笔记十