纹理采样及应用

【纹理采样】
三角面映射到在屏幕上每一个像素，都在纹理上采样一个texel。
核心方法：重心坐标。从obj文件可知三角面每个顶点在纹理上的uv值Va/Vb/Vc，三角面上任意点都可以表示成 αVa + βVb + γVc，而α/β/γ正是顶点对面三角形的面积比例（α+β+γ=1）。
具体步骤：
1.遍历三角面上所有像素；
2.找到它的三维坐标；
3.根据公式求出α/β/γ；
4.用αVa + βVb + γVc得到对应的uv值；
5.用texture.sample采样得到color。

【纹理抗锯齿】
当分辨率远大于贴图大小时（如4k分辨率贴256*256的纹理），常规的采样会导致不同颜色的像素间边缘过于明显。
核心方法：双线性插值。取该像素对应uv周围的几个texel，u和v维度各做一次线性插值，得到平滑过渡的color。

【纹理走样/摩尔纹】
当分辨率远小于贴图大小时（如交叉延伸至远处的线），常规的采样会导致摩尔纹。
原因：一个像素覆盖多个texel，仅用一个中心texel代表这个像素便会走样；而如果用多重采样虽然能解决走样问题，但是计算量过大，不适合用于实时渲染。
核心方法：范围查询（Mipmap/各向异性过滤/EWA过滤），先生成各种不同精度的过渡色纹理存起来，采样的时候直接查询。
Mipmap步骤：
1.根据原纹理生成logN张纹理图，每张精度为上一张的1/4（如128*128的问题，则额外生成64*64、32*32、16*16、4*4、2*2、1共7张纹理，只会额外多出1/3的存储空间）；
2.根据目标像素点及邻近像素点uv，估算出这个像素点大概在纹理上占据的矩形范围；
3.根据矩形的size直接查询对应精度的纹理。

【纹理的用途】
纹理实际就是一串连续的数据，可以用uv两个维度获取数据的值；
1.在光照模型中赋予像素color值（如phong模型的kd值）；
2.镜面反射/光照贴图：把周围环境物放到球面上作为贴图，可模拟镜面材质看到环境物体的效果
3.凹凸贴图：通过改变法线造成明暗差，让人看起来像有凹凸感，但在边缘会露馅，且缺乏自遮挡时应该有的阴影；
4.位移贴图：改变顶点的位置，比凹凸贴图效果真实，但需要模型面足够精细；
5.三维贴图：三维纹理，医学扫描骨骼信息等；
6.阴影贴图：一些自遮挡的阴影（如眼轮廓、皱纹）。