图形1.3 纹理的优化方式

纹理的优化方式

纹理循环模式（Wrap Mode）

纹理循环模式决定了纹理采样的uv值在[0,1]以外的表现。

包括但不限于有：Repeat，Clamp，Mirror，Border。

它们各自的表现为：

纹理过滤（Texture Filter）

纹理过滤（texture filter），用来降低高几何精度下物体观察角度造成图形折叠的“纹理失真”采用的一种技术。

当这种情况发生时，纹理就会变得模糊或者错位，因此我们引入了这种技术来平滑纹素（texel，纹理图形的基本单位）和像素之间的对应，这种技术就叫做纹理过滤。

不同的过滤模式（filter mode），计算复杂度不一样，效果也不同。

其过滤模式最常见的包括：最近点采样（Nearest），双线性过滤（Biliner），三线性过滤（Trilinear）。

最近点采样：最容易理解的一个。由于每个像素的纹理坐标，刚好对应贴图上的一个采样点纹素，所以最近点采样就是直接取最接近的纹素进行采样。如果纹理大小和被贴合的三维模型大小差不多时，这种方法会比较有效和快捷，但是如果大小不同，纹理就会变得矮胖、变形或者模糊，容易出现块状的像素，使得处理出的效果很差。

双线性过滤：双线性过滤以像素对应的纹理坐标为中心，采集这个坐标周围的4个纹素的像素，再取平均，最后以这个平均值作为采样值。这样过滤后的像素则会更加平滑，至少不会出现块状像素了。

但双线性过滤只作用于一个MipMap Level，它选取纹素和像素之间大小最接近的那一层MipMap进行采样。这意味着如果和像素匹配大小的纹素大小在两层MipMap Level之间的话，双线性过滤的效果就有限了，因此有了三线性过滤。

三线性过滤：三线性过滤以双线性过滤为基础。会对像素大小于纹素大小最接近的两层MipMap Level分别进行双线性过滤，然后再对两层得到的结果生成线性插值。在各向同性的情况下，三线性过滤能获得很不错的效果。

其他过滤模式：

各向异性过滤（Anisotropic Filtering）：按比例在各方向上采样不同数量的点来计算最终的结果。

立方卷积插值（Bicubic）：取周围邻近的16个纹素的像素，然后做插值计算，不过并非是线性插值而是每次用4个做一个三次的插值。

光滑曲线插值（Quilez）：在立方卷积插值和双线性过滤的一个折中效果，将纹理坐标带入到双线性插值前额外做了一步处理。

MipMap

纹理采样的时候，在去对缩小的图像采样时就会走样失真，像素会丢失或闪烁，远处会出现摩尔纹，近处则会出现锯齿。

糟糕的采样：

我们确实能够按照处理抗锯齿的方式去处理纹理走样，使用超采样确实能够让图像的结果更加接近，但却要为此耗费大量的性能开销，这明显本末倒置了：

因此如果我们不提升像素的采样频率，就只能去选择降低纹理的频率，所以我们引入了MipMap技术。

什么是MipMap技术？

MipMap就是为一张纹理预处理生成一堆每个图像的高度和宽度是前一级别2的幂的mipmap图像。举个例子一张1024*1024的纹理，生成的MipMap图像会新产生512*512、256*256、128*128、64*64、32*32、16*16、8*8等这堆往下分辨率递减的纹理。靠近相机的图像使用高MipMap Level，远离相机的图像则使用低MipMap Level。MipMap图像不必是正方形的，它生成的新一级纹理总是上一级的1/4大小，总体在储存空间中多消耗1/3的空间。

但是屏幕像素可能会导致过渡模糊，因为我们仍然没有解决各向异性的问题，一个像素格上可能覆盖了大量的纹理，它可能是一个不怎么规则而且非常长的四边形，在MipMap中，那些被平均过的纹理，就不能得到准确的结果，因此我们才会有了上面提到的各向异性过滤，因此可以说，虽然采样数越多效果越好，但是具体使用时要综合考虑性能问题。

各向异性的采样问题：