单张纹理

简单实现

用纹理代替物体的漫反射颜色

Porperties中声明纹理属性

_Specular ("Specular", Color) = (1,1,1,1)

CG代码片中声明匹配的变量

// 用 纹理名_ST 声明某个纹理的属性 (ST: scale translation)
// 缩放,平移  xy存储的是缩放值,.zw存储的是偏移值
float4 _MainTex_ST;

在顶点着色器中使用属性_MainTex_ST对顶点纹理进行变换，得到纹理坐标

// 先缩放,再偏移
o.uv = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;

在片元着色器中，在计算漫反射时使用纹理的纹素值

// 反射率：对纹理进行采样(被采样纹理, 纹理坐标)得到纹素值  ,再乘以颜色得到材质的反射率
fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb * _Color.rgb;
// 环境光 : 反射率与环境光相乘得到环境光
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
// 漫反射
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));

纹理相关属性

纹理相关属性.png

TextureType

为导入的纹理选择类型（如法线等）
选择正确的类型能让Unity对纹理进行优化

WrapMode

当纹理坐标超过0~1范围后，如何平铺纹理
2种模式

Repeat：纹理不断重复
Clamp：截取到边界值，形成条形结构

FilterMode

当纹理由于变换而产生拉伸时，会采用哪种滤波模式

Point：最近邻滤波，采样像素数只有1个（像素风格）
Bilinear：线性滤波，找到4个邻近像素，对它们进行线性插值（模糊）
Trilinear：与Bilinear类似，在mipmap间进行混合
效果（图片质量）提升，耗费性能增大

Generate Mip Maps

纹理缩小：原纹理多个像素对应到一个目标像素
使用多级渐远纹理（mipmapping）解决

多级渐远纹理
将原纹理提前用滤波处理得到很多更小的图像，形成若干层，每层毒上一层的图像进行了降采样
实时运行时，根据物体与摄像机的距离使用对应的纹理（空间换时间）

MaxSize

导入的纹理可以非正方形，但其长宽都应是2的幂

Format

Unity内部用来存储纹理的格式
纹理格式精度越高，效果越好，占用的内存空间越大

凹凸映射

目的：用一张纹理修改模型表面的法线，为模型提供更多的细节（不会真的改变模型的顶点位置）
进行凹凸映射的方法

高度纹理（映射）：模拟表面位移，得到修改后的法线值
法线纹理（映射）：直接存储表面法线

高度纹理

高度图中存储高度值，表示模型表面局部的海拔高度
颜色深浅表示：颜色越浅表面越向外凸起，颜色越深表面越向里凹
优点：直观
缺点：计算复杂

法线纹理

法线方向与像素值

纹理图中存储的是表面的法线方向对应的像素值
因为法线方向（-1,1）与像素（0,1）的分量不一样，因此需要通过映射将法线方向值映射到像素值上
像素值 =（法线方向值+1）/ 2

法线纹理图中存储的法线方向在哪个坐标空间？

模型空间（因为模型顶点自带的法线本身就是定义在模型空间）
切线空间：每个顶点有属于自己的切线空间，该切线空间的原点是顶点本身，z轴是法线方向，x轴是切线方向

优点：
自由度高：记录的是相对法线信息，因此可以将某个纹理应用到另一个不同的网格上
UV动画：通过移动UV坐标实现凹凸移动的效果
可重用
可压缩：z方向一定为正，因此可以仅存储xy方向，经运算得到z方向

选择切线空间的法线纹理

实践

在切线空间下进行光照计算

顶点着色器：将视角方向和光照方向从模型空间变换到切线空间
片元着色器：得到切线空间下的法线（纹理采样），与切线空间下的视角方向、光照方向进行计算，得到光照结果

在世界空间下进行光照计算

顶点着色器：计算从切线空间到世界空间的变换矩阵
通过顶点的切线、副切线和法线在世界空间下的表示得到
片元着色器：把法线纹理中的法线防线从切线空间变换到世界空间

Unity中的法线纹理类型

将纹理类型设置为Normal map后，若勾选Create from Grayscale，则会从高度图生成法线纹理

Bumpiness控制凹凸程度
Filtering决定计算凹凸程度的方式：Smooth平滑，Sharp使用Sobel滤波生成法线

渐变纹理

用渐变纹理控制漫反射光照的结果
通过这种方法可以更灵活地控制光照结果

步骤

计算halfLambert：通过法线方向和光照方向得到
构建纹理坐标
用纹理坐标对渐变纹理（_RampTex，一维纹理，纵轴方向颜色不变）进行采样
漫反射颜色：将采样得到的颜色与材质颜色相乘
最终颜色：环境光+漫反射+高光

需将渐变纹理的WrapMode设置为Clamp模式，防止在接缝处出现突变，导致黑点

遮罩纹理

遮罩：保护指定区域，使其不受某些修改

步骤

-通过采样得到遮罩纹理的纹素值
-使用其中某（几）个通道值与某种表面属性相乘，若该通道值为0，则可以保护表面不受该属性影响

其他遮罩纹理

可以充分利用一张纹理的RGBA四个通道来存储不同的属性

R：高光反射强度
G：边缘光照强度
B：高光反射的指数部分
A：自发光强度

基础纹理