Shader7-基础纹理

最新推荐文章于 2020-05-20 17:00:37 发布

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分类专栏： Shader

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1.纹理映射(texture mapping)

将纹理空间中的纹理元素映射到屏幕空间中的像素的过程。(表象就是把图像映射到模型三角形表面)

ex：左边是两个三角面，右边是一个贴图，把一张图片映射到2个三角形上。

在纹理映射过程中，我们使用纹理坐标的方式(或称u、v坐标),把纹理进行划分。UV(纹理映射坐标)它定义了图片上每个点的位置的信息，将图像上每一个点精确对应到模型表面。无论模型贴图大小如何，UV纹理一般都被归一化到[0，1]。

UV坐标算法 ex: 模型贴图1024 * 1024，贴图某个点的UV坐标 = (x/1024,y/1024) 例如(512，512) UV坐标= （0.5，0.5）。

对于一个三角形，我们要为每一个顶点指定uv坐标，如上图的2个三角形，我们按照图上标的纹理坐标指定uv坐标，则左边的2个三角形则会被完整的映射成右边的纹理形状。

2.纹理采样有关的概念：

Magnification 纹理放大

纹理大小为256*256，但我们的两个三角形组成的quad却是512*512，则一个纹理单元(纹素)要对应quad上的四个像素，一个纹理单元对应多个光栅化后的像素的情况通常称作Magnification。

在magnification情况下如何进行纹理映射呢？通常是用双线性插值的方式，比如下面左边的图中红色的pixel，没有对应的纹理texel，则它的颜色值用它的上下左右的pixel颜色插值得到，当然我们也可以选择最接近的纹理单元颜色做为其颜色，

具体要视Filter Mode纹理滤波中设置的MAG值。

Minification 纹理缩小

和Magnification相反，三角面小，纹理大。例如128 * 128的面片大小，纹理大小 256 * 256。

这时可以选择最接近的纹理单元，也可以把上下左右纹理单元进行双线性插值，再和pixel映射起来。

具体要视Filter Mode纹理滤波中设置的MAG值。

Mipmap 多级渐远纹理技术

选择创建mipmp层，系统就自动创建一系列采样的图像，每个图像都是前面一个图像的1/4(如下图所示)。

比如纹理原始大小是256*256，我们的三角形是178*178,那么这时会做三线性插值，四边形先和128*128纹理执行magnificaiton插值得到一个结果，再和256*256纹理做minification插值得到一个结果，最后再对这2个结果进行线性插值，得到的颜色为最终的pixel颜色。

Wrap Mode纹理的寻址模式：

1.Repeat方式：

对于不在[0,1]之间的纹理坐标，采用缠绕的方式来对应纹理单元，比如下面图所示，这样的方式特别适合用小纹理来贴一个大的平面，比如在地面铺瓷砖，在地面上铺草地等等。这也要求我们设计纹理图片时，把左右、上下的边缘部分，最好能无缝的连接起来。纹理坐标[3.5,2.7] 整数部分被抛弃，变成采样[0.5,0.7]的纹理。

2.Border方式：

把不在[0,1]范围的纹理坐标设置为一些指定的颜色，比如下图，指定为红色

3.Clamp方式：

把不在[0,1]范围的纹理坐标指定为离其最近的纹理单元颜色。纹理坐标大于1，截取到1。纹理坐标小于0。截取到0。

采样纹理坐标[-0.5,1.3]处的纹理，变成采样[0,0.3]。

4.Mirror方式：

就是把不在[0,1]范围的纹理坐标按镜像的方式指定纹理单元，如下图所示：

Unity中纹理属性：

1.TextureType 纹理类型，让Shader得到正确的纹理，并在某些情况下对该纹理进行优化。

2.Wrap Mode，纹理的寻址方式。见上边所述

3.Filter Mode，纹理由于变换产生拉伸时，图片采用哪种滤波方式。

Point - 只采样一个像素点 (马赛克风格）
Bilinear - 采样4个邻近像素，然后线性插值得到最终像素（感觉图片模糊了）
Trilinear - 跟Bilinear差不多，只是如果采用了Mippap，会在多级渐远纹理之间进行混合。如上所述。

三种方式，得到的图片效果依次提升。但是效率依次下降。

4.Format，决定了Unity使用哪种格式存储该纹理。效率越好，内存占用越大。

如下图。图片下边可看到纹理格式和内存占用

Shader纹理采样显示

Shader "Chan/Chapter7_SingleTexture" {
    Properties
    {
        _Color("Color Tint",Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex("Mai Tex",2D) = "white"{}
        _Specular("Specular",Color) = (1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(8,256)) = 20
    }

    SubShader
    {
        Pass
        {
            //LightMode定义该Pass在Unity光照流水线中的角色。
            Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"
            #include "Lighting.cginc"

            fixed4 _Color;
            sampler2D _MainTex;
            //纹理名_ST 获取纹理的缩放和平移 ST scale和translation
            //纹理名_ST.xy = 缩放值    纹理名_ST.zw = 偏移
            float4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;

            struct a2v
            {
                float4 vertex:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;
                float4 texcoord:TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float4 pos:SV_POSITION;
                float3 worldNormal:TEXCOORD0;
                float3 worldPos:TEXCOORD1;
                float2 uv:TEXCOORD2;
            };

            v2f vert(a2v i)
            {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(i.vertex); 
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(i.normal);
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,i.vertex).xyz;
                //得到顶点纹理坐标
                o.uv = i.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
                return o;
            }

&nbs