基础渲染系列（二）——着色器(第5小节)

#5 纹理设置 到目前为止，我经使用的是默认的纹理导入设置。让我们看一下其中的一些选项，看看它们的作用。

(默认的导入设置)

Wrap Mode 决定了使用UV坐标在0–1范围之外进行采样时会发生什么。当设置为“clamped”时，将限制UV使其保持在0–1范围内。这意味着边缘以外的像素与边缘上的像素相同。当设置为repeat时，UV会环绕。这意味着边缘以外的像素与纹理相反侧的像素相同。默认模式是重复纹理，从而使其平铺。

如果你不是平铺纹理，则需要 clamp UV坐标。这样可以防止纹理重复，它将复制纹理边界，从而导致纹理看起来很拉伸。

(Tiling 为 (2, 2) 模式为clamped)

保持在0–1范围内时，Wrap模式有关系吗？ 当UV坐标接触0和1边界时，这很重要。使用双线性或三线性滤波时，在对纹理进行采样时会对相邻像素进行插值。这对于纹理中间的像素很好。但是，位于边缘的像素的相邻像素是什么？答案取决于自动换行模式。

clamped，边缘上的像素会相互融合。这会产生一个很小的区域，像素不融合，但并不明显。

重复时，边缘的像素将与纹理的另一侧融合。如果两边不相似，你会注意到另一边有一点渗入边缘。放大测试纹理的四边形的一角，以查看差异。

(边上的 Tiling)

#5.1 Mipmaps和Filtering

当纹理的像素(纹理像素)与投影到的像素不完全匹配时会发生什么？存在不匹配，必须以某种方式解决。如何完成此操作由“Filter Mode ”控制。

最直接的过滤模式是Point (无过滤器)。这意味着当在某些UV坐标处采样纹理时，将使用最近的纹理像素。除非纹理像素精确映射到显示像素，否则这将使纹理具有块状外观。因此，它通常用于像素完美的渲染，或者在需要块状样式时使用。

默认为使用双线性(bilinear filtering)过滤。在两个纹理像素之间的某个位置对纹理进行采样时，将对这两个纹理像素进行插值。由于纹理是2D的，因此沿U轴和V轴都会发生。因此，它是双线性过滤，而不仅仅是线性过滤。

当纹理像素密度小于显示像素密度时，此方法有效，因此当你放大纹理时，结果看起来会很模糊。当你缩小纹理时，它在相反的情况下不起作用。相邻的显示像素最终将获得相距一个以上纹理像素的样本。这意味着将跳过纹理的某些部分，这会导致剧烈的过渡，就像图像被锐化一样。

解决此问题的方法是，每当纹理像素密度变得太高时，都使用较小的纹理。显示屏上出现的纹理越小，应使用的版本越小。这些较小的版本称为mipmap，并且会自动为你生成。每个连续的Mipmap的宽度和高度均为上一个级别的一半。因此，当原始纹理大小为512x512时，mip映射为256x256、128x128、64x64、32x32、16x16、8x8、4x4和2x2。

mipmap是什么意思？ 单词mipmap是MIP地图的缩写。字母MIP代表拉丁语multum in parvo，在狭小空间中转换为多种语言。这是兰斯·威廉姆斯(Lance Williams)首次描述点胶(mipmapping)技术时创造的。

(Mipmap级别)

你可以根据需要禁用Mipmap。首先，将“Texture Type ”类型设置为“Advanced ”。然后就可以禁用mipmap并应用更改。观察差异的一种好方法是使用一个类似四边形的平面对象，并从一个角度观察它。

(有mipmap和没有mipmap)

那么应该在哪里使用了哪个mipmap级别呢？它们看起来有什么不同？我们可以通过在高级纹理设置中启用Fadeout Mip Maps 来使过渡可见。启用后，“Fade Range ”滑块将显示在检查器中。它定义了一个mipmap范围，在该范围内，mipmap将过渡为纯灰色。只需一步就可以完成过渡，就可以实现向灰色的过渡。将单步范围向右移动得越远，转换就会越晚。

(mipmap的高级设置)

为什么淡化到灰色？ 它用于细节纹理，我们将在以后的教程中进行介绍。

你可能会认为它可以用于雾化效果，但是事实并非如此。使用哪种mipmap取决于纹理像素与显示像素密度，而不是3D距离。

(连续的mipmap级别)

一旦知道了各种mipmap级别在哪里，就应该能够看到它们之间的纹理质量突然变化。随着纹理投影的变小，纹理像素密度增加，这使其看起来更清晰。直到突然出现下一个mipmap级别，然后又变得模糊。

因此，如果没有mipmap，你将会从模糊变为锐利，甚至变得过于锐利。使用mipmap，可以从模糊变成锐利，再到突然变得模糊，再到锐利，再到突然变得模糊，依此类推。

这些模糊的锐利边界是双线性滤波的特征。你可以通过将过滤器模式切换为Trilinear来摆脱它们。此功能与双线性过滤相同，但也可以在相邻的mipmap级别之间进行插值。因此是三线性的。这使采样更加昂贵，但可以平滑mipmap级别之间的转换。

(正常和灰色Mipmap之间的三线性过滤)

另一种有用的技术是各向异性过滤。你可能已经注意到，将其设置为0时，纹理变得模糊。这与选择mipmap级别有关。

各向异性是什么意思？ 粗略地说，当事物在不同方向上看起来相似时，则各向同性。例如，无特征的立方体。如果不是这种情况，则是各向异性的。例如，一块木头，因为它的纹理沿一个方向而不是另一个方向。

当纹理由于角度而投影成一个透视角度时，通常会导致其一个维度比另一个维度变形更大。一个很好的例子是带纹理的地平面。在一定距离处，纹理的前后尺寸将比左右尺寸小得多。

选择哪个mipmap级别是基于最差的尺寸。如果差异很大，那么你将获得一维非常模糊的结果。各向异性过滤通过解耦尺寸来减轻这种情况。除了均匀缩小纹理外，它还提供在两个维度上缩放不同数量的版本。因此，您不仅拥有256x256的mipmap，而且还有256x128、256x64等的mipmap。

(没有和有各向异性过滤)

请注意，这些额外的Mipmap不会像常规Mipmap那样预先生成。而是通过执行额外的纹理样本来模拟它们。因此，它们不需要更多空间，但采样成本更高。

(各向异性双线性滤波，过渡为灰色)

各向异性过滤的深度由Aniso Level控制。设为0时，禁用。为1时，它将启用并提供最小的效果。在16，它达到最大。但是，这些设置受项目质量设置的影响。 你可以通过Edit/ Project Settings/ Quality 访问质量设置。在“Rendering ”部分中找到“Anisotropic Textures setting”设置。

禁用各向异性纹理后，无论纹理的设置如何，都不会进行各向异性过滤。设置为“Per Texture ”时，它由每个单独的纹理完全控制。也可以将其设置为“Forced On ”，这就像将每个纹理的“ Aniso Level”设置为至少9一样。但是，“ Aniso Level”设置为0的纹理仍不会使用各向异性过滤。

下一章节介绍 组合纹理。

授权声明

本系列会在Unity社区:放牛的星星、知乎、个人公众号：壹种念头 进行连载发布。公众号会首发，源码会在公众号给出，欢迎关注。