知识点3 shader_基础纹理

Posted 2020-11-01 clara1221

在美术人员建模的时候，通常会在建模软件中利用纹理展开技术把纹理映射坐标存储在每个顶点上。纹理映射坐标定义了该顶点在纹理中对应的2D坐标。通常，这些坐标使用一个二维坐标（u，v）来表示，其中u是横向坐标，而v是纵向坐标。因此，纹理映射坐标也被称为UV坐标。

1. 单张映射

2. 凹凸映射

凹凸映射的目的是使用一张纹理来修改模型表面的法线，以便为模型提供更多的细节。这种方法不会真的改变模型的顶点位置，只是让模型看起来好像是“凹凸不平”的，但可以从模型的轮廓处看出“破绽”。

2_1.在切线空间下计算

在切线空间下计算光照模型。基本思路是：在片元着色器中通过纹理采样得到切线空间下的法线，然后再与切线空间下的视角方向、光照方向扥进行计算，得到最终的光照结果。为此，我们首先需要在顶点着色器中把视角方向和光照方向从模型空间变换到切线空间中，即我们需要知道从模型空间到切线空间的变换矩阵。这个变换矩阵的逆矩阵，即从切线空间到模型空间的变换矩阵是非常容易求得的，即我们再顶点着色器中按切线（x轴）、副切线（y轴）、法线（z轴）的顺序按列排列即可得到。我们已经知道，如果一个变换中仅存在平移和旋转变换，那么这个变换的逆矩阵就等于它的转置矩阵，而从切线空间到模型空间的变换正是符合这样要求的变换。因此，从模型空间到切线空间的变换矩阵就是从切线空间到模型空间的变换矩阵的转置矩阵，我们把切线（x轴）、副切线（y轴）、法线（z轴）的顺序按行排列即可得到。

2_2.在世界空间下计算

在世界空间下计算光照模型。我们需要在片元着色器中把法线方向从切线空间变换到世界空间下。这种方法的基本思想是：在顶点着色器中计算从切线空间到世界空间的变换矩阵，并把它传递给片元着色器。变换矩阵的计算可以由顶点的切线、副切线和法线在世界空间下的表示来得到。最后，我们只需要在片元着色中把法线纹理中的法线方向从切线空间变换到世界空间下即可。尽管这种方法需要更多的计算，但在需要使用Cubemap进行环境映射等情况下，我们就需要使用这种方法。

3. 渐变纹理