好-纹理和材质区别总结

好久不研究图形学的东西了，但一直放不下，今天闲下来复习了一下，搜集了一些材质和纹理区别的文章，总结一下，以便后看。

我的理解是：纹理更偏向于“图”，而材质更偏向于“属性”。
打个比方说，对同一个立方体模型进行处理：
加纹理信息，可以认为是贴上图，比如木头的纹理图，大理石的纹理图。
加材质信息，可以认为是为这个立方体加上属性（这些属性主要是指反射系数、折射系数等），比如木头的属性或大理石的属性。

从另一个角度来看，加了纹理的模型是静态的和表面的，不会因为外界环境变化而变化（比如光照）。但是加了材质的模型是动态的和本质的，当外界环境变化的时候能做出相应的变化，所以更真实。

最简单的例子就是，我们可以做出有木头光泽的大理石模型，有大理石光泽的木头模型，有木头光泽的木头模型，有大理石光泽的大理石模型。在上面的描述中，有“什么光泽”的“什么”，这是材质信息；“什么模型”的“什么”，这是纹理信息。
说了那么多，具体的只能自己体会啦。这也只是我个人的理解，:)

一般在CG中，“材质”（Material）指的其实是颜色，准确的说，指的是物体表面对射到表面上的色光的RGB分量的反射率。通常材质都包括环境光、漫射光、镜面光和自发光等成分，指的就是对不同的光线，不同颜色分量的反射程度。
“纹理”（texture）指的是位图，把一张图贴到一个表面上去，实际是摹拟了自然事物的漫射材质。因为材质一般只对顶点指定，你不可能对这个平面上的每个像素都指定一种材质。纹理其实就是起这个作用，相当于对这个平面上的每个像素都指定了不同的漫射材质。
不知道我的解释你明白了没有？
其实说穿了，材质和纹理都只是“颜色”而已。

“物体表面的颜色”，这种说法似是而非。物体表面哪来的颜色？
我们看到树是绿的，花是红的，只不过是因为树叶表面反射G分量最强而RB分量被吸收；花表面反射R分量最强而GB分量被吸收而已。说到底，物体的颜色都是外界给的，颜色并不是物体本身的属性。对RGB分量的反射率才是物体本身的属性。
你当然可以说“石膏是白的”，但把石膏放在红色灯下，石膏也就成了红的。你只能说“石膏在白色光下是白的”——这不是一句废话吗？
纹理实际上是对漫反射率的一个摹拟，准确的说，纹理摹拟的是物体表面在白色漫射光照下，各点的反射率。而材质反映的是物体在环境光、漫射光、直射光甚至自发光照射下的反射率，仅此而已，没有什么内部外部，本质表象的。

 

一个经典的比喻就是：

同样的花纹印在纸上和布上的效果会不一样,
为什么效果不同?因为布和纸对光线的反射不一样
在这个例子中,花纹就是纹理,布和纸就是材质

实质上,纹理给出物体表面各点的颜色值,而材质则描述表面与光线相互作用的特性,也就是说光线在这种材质的表面遵循什么样的行为规律。

 

补充一个个人入门学习3D的一个疑问：

材质为什么不作为顶点数据结构的一个成员，而是作为渲染状态被单独指定（或作为着色器使用的常量）？

按理说，材质作为顶点的一个固有属性，作为顶点数据结构的一个成员是无可厚非的，就像顶点的纹理坐标或者法向量成员一样。其实原因是因为为了更有效的利用内存，因为通常情况下，一堆三角形顶点虽然不在同一个平面，而且颜色、纹理或法向量不同，但他们的材质却通常一样，例如轮胎，整个轮胎材质是一样的，而轮胎由成千上万个三角形面片描述，如果每个三角形顶点到包含这个相同的材质信息，势必对内存是个很大的浪费，如下图：

上图中，不仅整个轮胎是相同材质，整个挡风玻璃是相同材质，同理整个前照灯也是相同材质。