Directx11教程(31) 纹理映射(1)

原文:Directx11教程(31) 纹理映射(1)

        在前面的例子中，我们要么是直接给顶点赋颜色值，要么是在顶点属性中设置Diffuse和Specular系数，从而根据光照参数计算得到物体表面颜色，但这样得到的颜色真实感要差很多。如果我们直接把一副图像映射到三角形面上，从而得到物体表面颜色值，效果会好很多，比如下面的两幅图，右边的图是把一副图片映射到2个三角形上。

 

      甚至，我们还可以直接使用图像的颜色值做为顶点（或者pixel）的diffuse值，融合光照计算公式，得到最终的表面颜色值，这样会有更好的效果。

     通常，我们把图像映射到三角形面上的技术称作纹理映射(texture mapping)。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，如下图，假设图像为256*256像素，则左上角纹理坐标为(0,0),右上角为(1,0),左下角为(0,1),右下角为(1,1)。

    之所以使用这种归一化的uv坐标，主要是要使得uv坐标值和纹理图像大小没有关系，比如对下面的图，uv坐标(0.5, 0.5)，其实就是映射到纹理上的像素(128,128),如果换成一个更大的纹理图像(1024*1024),则(0.5,0.5)就映射到(512,512)。

     对于一个三角形，我们要为每一个顶点指定uv坐标，如下图的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。

下面了解几个和纹理采样有关的概念：

Magnification与Minification:

    如果光栅化后的三角形正好是256*256像素，这和纹理的大小正好相等，那么映射关系就是一个像素对应纹理的一个单元(texel),但实际情况可能更复杂。

    比如：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，具体要视纹理滤波中设置的MAG值。

     和magnification的情况相反，minification表示三角形面小，而纹理大的情况，就是一个pixel如何在多个纹理单元中选择颜色的问题。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。比如下图128*128的quad面和256*256纹理映射的情况：

mipmap层：

      通常，我们创建纹理的时候，可以选择创建mipmp层，这时，系统就自动会为我们创建一系列下采样的图像，每个图像都是前面一个图像的1/4(如下图所示),我们可以自己选择mipmap的层数。如果使用dds文件的话，其中已经包含了mipmap层，所以最好把自己需要的纹理转化成dds格式，预处理得到需要mipmap层数。

 

      在使用mipmap层的情况下，如何做纹理映射呢？

     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。

纹理的寻址模式：

     通常我们顶点的纹理坐标在[0,1]范围内，这样光栅化后的三角形pixel总能从纹理中找到对应的纹理单元。

    我们也可以通过设置纹理寻址模式，来扩展纹理映射，对于不在[0,1]之间的纹理坐标，也可以找到对应的纹理单元。

通常的纹理寻址模式包括：

wrap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。

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

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。

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：

现在我们了解一些纹理采样的设置，在D3D11中使用纹理前我们必须设定采样状态，主要就是通过下面的的函数：

// 创建纹理采样状态描述符.
samplerDesc.Filter = D3D11_FILTER_MIN_MAG_MIP_LINEAR;
samplerDesc.AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;
samplerDesc.AddressV = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;
samplerDesc.AddressW = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;
samplerDesc.MipLODBias = 0.0f;
samplerDesc.MaxAnisotropy = 1;
samplerDesc.ComparisonFunc = D3D11_COMPARISON_ALWAYS;
samplerDesc.BorderColor[0] = 0;
samplerDesc.BorderColor[1] = 0;
samplerDesc.BorderColor[2] = 0;
samplerDesc.BorderColor[3] = 0;
samplerDesc.MinLOD = 0;
samplerDesc.MaxLOD = D3D11_FLOAT32_MAX;

// 创建纹理状态.
result = device->CreateSamplerState(&samplerDesc, &m_sampleState);
if(FAILED(result))
{
    return false;
}

本篇教程中，我们了解D3D11纹理使用中的一些基本概念，下一篇日志，要开始写代码了…