第十九节—关于Mip贴图

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一、Mip概念

1.Mip的理解

在上一节中，我们绘制的纹理是观察者或者说视点没有发生前后移动的情况，这样的纹理不会因为视点距离发生变化而导致纹理虚化或者出现闪烁等情况。

但是实际情况中，视点的移动是存在的，比如游戏中的人物移动，距离人物较远的画面纹理如果使用的贴图大小和距离较近的纹理大小相同，那么我们将无法分辨远近距离。

要想解决这样的问题，就需要将距离视点远的图形纹理等比缩小，这时候，我们就需要一种缩小纹理的技术，这也就是Mip的需求。

为了减少这个问题造成的影响，我们可以将贴图提前进行滤波，并且将滤波后的图像存储为连续的，低分辨率的版本(原始图像是全分辨率)，这个动作就是Mip贴图。

Mip贴图解决的实际问题就是提高了纹理渲染的性能，同时改善了纹理的显示质量。其主要使用场景就是在有贴图场景需要缩小的情况下使用。

2.OpenGL中的解决思路。

OpenGL中提出了一个叫做:多级渐远纹理(Mipmap)的概念来解决了这样的问题，其方法主要就是将一个纹理进行解析度的缩小，距离视点每远离到一个阀值，纹理的解析度就变成之前的1/2，这样，就能在远距离的视图上使用解析度小的纹理贴图，也就不会那么的突兀。

那么根本上的解决办法就是把这一系列的Mip图全部都加载到对应的单个纹理状态中，Mip贴图的大小就是后一个要比前一个小1/2，直到最后一个图像的大小是1*1的纹理单元为止。

3.关于Mip层的加载

在第十六节学习到设置纹理的相关参数void glTexParameteri (GLenum target, GLenum pname, GLint param);的时候，有一个level参数，这个level就是指定图像数据要用于哪个Mip层，第一层是0，往后逐步+1。如果不使用Mip，那么就只有第0层，也就是原始的纹理被加载。在默认的情况下，为了能使用到所有的Mip贴图，我们要将所有的Mip贴图都加载进来，假如有6层的Mip纹理，那么就要使用到如下函数来设置Mip基层和Mip最大层:


//设置Mip贴图基层
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_BASE_LEVEL,0);

//设置Mip贴图最大层
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAX_LEVEL,6);

还可以使用最小层级GL_TEXTURE_MIN_LOD和最大层级GL_TEXTURE_MAX_LOD来限制纹理层级的使用范围。

4.什么时候需要Mip贴图

只有在需要缩小的时候才要用Mip，放大是不用Mip的，也就是只有在使用minFilter最小过滤方式的时候才要用Mip！！！

关于minFilter的四种模式:

GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST : 具有非常好的性能，也可以减弱闪烁的问题，但是视觉效果差。
GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST : 使用了高质量的线性过滤器，常用于游戏的加速，和快速的选择方式。
GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR和GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR : 他们在Mip层之间执行了一些额外的线形插值，消除了不同mip层之间的变换痕迹，需要消耗一些性能。
GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR : 具有最高的精度，三线形Mip贴图。

纹理过滤模式表如下图1.1:

1.1.png

5.glGenerateMipmap函数

void glGenerateMipmap (GLenum target);

这个函数会为纹理生成完整的一组mipmap。

生成所有的Mip贴图:


    if(minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR  ||
       minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST ||
       minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR ||
       minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST)
       {
          //纹理生成所有的mip层
          //݇参数:GL_TEXTURE_1D,GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_3D
          glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
       }

二、各向异性过滤

各向异性过滤主要是能提高纹理过滤操作的质量。

当我们对几何图形进行纹理贴图的时候，如果观察方向和观察点恰好是垂直的，那么不会有什么问题出现，但是如果观察方向出现了角度的偏差或者倾斜，那么在对周围的纹理单元进行常规的纹理采样的时候，比如这时候只用最常规的两种过滤方式GL_NEAREST和GL_LINEAR进行过滤采样，那么就会丢失一些纹理信息，导致几何图形的纹理渲染出现模糊的现象。

为了解决这个模糊的现象，我们在纹理过滤的时候就要考虑到这个观察的角度问题，使用了解决这个观察角度偏差的方法，这个方法就是各向异性过滤。

在Mip贴图纹理过滤中，或者常规的纹理过滤中，都可以使用各向异性过滤。

各向异性过滤的两个步骤如下:

(1). 获取可以获得支持的最大的各向异性过滤的数量


    //存储这个最大的数
    GLfloat flargest;
    //获取可以获得支持的最大的各向异性过滤的数量
    glGetFloatv(GL_MAX_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT,&fLargest);

(2). 在设置纹理参数的时候，使用GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT参数，设置各向异性数据

    //各向异性采样
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT,fLargest)
    //恢复到各相同性采样
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, 1.0f);

各向异性过滤的数值越大，沿着最大变化方向所采样的纹理单元就越多。各向异性过滤会增加性能的支出，但是现在的硬件设备性能也是过剩的，所以性能的影响并不是很大。

到此本节的基本概念的介绍也就结束。