Texture Filter

Texture Filter

  我们的纹理是要贴到三维图形表面的,而三维图形上的pixel中心和纹理上的texel中心并不一至(pixel不一定对应texture上的采样中心texel),大小也不一定一至。当纹理大于三维图形表面时,导至一个像素被映射到许多纹理像素上;当维理小于三维图形表面时,许多个象素都映射到同一纹理。当这些情况发生时,贴图就会变得模糊或发生错位,马赛克。要解决此类问题,必须通过技术平滑texel和pixel之间的对应。这种技术就是纹理滤波。

  不同的过滤模式,计算复杂度不一样,会得到不同的效果。过滤模式由简单到复杂包括:Nearest Point Sampling(最近点采样),Bilinear(双线性过滤)、Trilinear(三线性过滤)、Anisotropic Filtering(各向异性过滤)。

MipMap

  MipMap的中文名称叫多级渐远纹理。比如一张256X256的图,在长和宽方向每次减少一倍,生成:128X128,64X64,32X32,16X16,8X8,4X4,2X2,1X1,八张图,组成MipMap,如下图示。

  

  Mipmap早已被硬件支持,硬件会自动为创建的Texture生成mipmap的各级。在D3DAPICreateTexture中有一个参数levels,就是用于指定生成mipmap到哪个级别,当不指定时就一直生成到1X1

什么是各向同性和各向异性

  当需要贴图的三维表面平行于屏幕(viewport),则是各向同性的。当要贴图的三维表面与屏幕有一定角度的倾斜,则是各向异性的。

  也可以这样理解,当一个texture贴到三维表面上从Camera看来没有变形,投射到屏幕空间中后U方向和V方向比例仍然是一样的,便可以理解成各向同性。反之则认为是各向异性。

采样方式

1、Nearest Point Sampling(最近点采样)

  这个最简单,每个像素的纹理坐标,并不是刚好对应Texture上的一个采样点texel,怎么办呢?最近点采样取最接近的texel进行采样。

  当纹理的大小与贴图的三维图形的大小差不多时,这种方法非常有效和快捷。如果大小不同,纹理就需要进行放大或缩小,这样,结果就会变得矮胖、变形或模糊。

2、Bilinear(双线性过滤)

  双线性过滤以pixel对应的纹理坐标为中心,采该纹理坐标周围4个texel的像素,再取平均,以平均值作为采样值。

  双线性过滤像素之间的过渡更加平滑,但是它只作用于一个MipMap Level,它选取texelpixel之间大小最接近的那一层MipMap进行采样。当和pixel大小匹配的texel大小在两层Mipmap level之间时,双线性过滤在有些情况效果就不太好。于是就有了三线性过滤。

3、Trilinear(三线性过滤)

  三线性过滤以双线性过滤为基础。会对pixel大小与texel大小最接近的两层Mipmap level分别进行双线性过滤,然后再对两层得到的结果进行线性插值。

  三线性过滤在一般情况下效果非常理想了。但是到目前为止,我们均是假设是texture投射到屏幕空间是各向同性的。但是当各向异性的情况时,效果仍然不理想,于是产生了Anisotropic Filtering(各向异性过滤)。

4、 Anisotropic Filtering(各向异性过滤)

  各向同性的过滤在采样的时候,是对正方形区域里行采样。各向异性过滤把纹理与屏幕空间的角度这个因素考虑时去。简单地说,它会考滤一个pixel(x:y=1:1)对应到纹理空间中在uv方向上uv的比例关系,当u:v不是1:1时,将会按比例在各方向上采样不同数量的点来计算最终的结果(这时采样就有可能是长方形区域)

各过滤模式性能比较

  下表是各种过滤模式采一个pixel需要sample的次数:

  

参考:http://www.cnblogs.com/cxrs/archive/2009/10/27/1585270.html

原文地址:https://www.cnblogs.com/tekkaman/p/3768148.html