OpenGL-Texture Filtering(纹理过滤)
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把酒不离食
2024-11-05 04:21:46
在处理纹理贴图时，纹理上的像素与屏幕上的像素通常不会有直接的一一对应关系。为了使纹理贴图效果与屏幕显示匹配，需要通过纹理坐标进行采样。然而，由于纹理图像在应用到几何表面时，总是会被拉伸或缩小，这导致纹理坐标可能无法精确对应到像素上。特别是3D物体带有方向信息时，纹理可能在不同维度上被拉伸和缩小。这就引入了纹理过滤的概念，即如何在拉伸或缩小纹理时计算颜色片段。
为了实现非整数纹理坐标到像素的颜色采样，我们使用了`texture()`函数，它接收浮点数纹理坐标。该函数将坐标范围从0.0到1.0映射到纹理上，不过，不是所有0.0到1.0之间的值都能直接对应到一个纹理像素，某些坐标可能落在像素之间。此外，纹理坐标可以超出0.0到1.0的范围。接下来的章节将详细介绍OpenGL如何通过这些浮点数坐标采样纹理图片，生成像素值。
纹理过滤是计算拉伸或缩小纹理上的颜色片段的过程。拉伸纹理称为放大，而缩小纹理称为缩小。通过设置采样器参数，OpenGL允许我们为放大和缩小条件设置值的构造方法，这些条件称为滤镜。放大滤镜的参数名为`GL_TEXTURE_MAG_FILTER`，缩小滤镜的参数名为`GL_TEXTURE_MIN_FILTER`。当前可选择的基本滤镜有两个：`GL_NEAREST`和`GL_LINEAR`，分别对应最近邻过滤和线性过滤。确保为`GL_TEXTURE_MIN_FILTER`选择这两种滤镜之一，因为默认滤镜设置在没有mipmap时无效。
最近邻过滤是最简单、最快的过滤方法，其特点是将纹理坐标直接映射到纹理像素上，并使用落点的像素颜色作为片段颜色。在信号处理中称为点采样。然而，当纹理被拉伸时，这种过滤方式会产生较大的像素块，如图5.7左侧示例所示。你可以通过以下函数设置放大和缩小滤镜：
线性过滤需要更多的计算，但通常值得额外的开销。现代硬件上，线性过滤的成本接近于零。线性过滤通过应用纹理坐标周围纹理像素的加权平均值（线性插值）来进行，而不是取最近的纹理像素。要使采样出来的颜色与纹理颜色完全匹配，纹理坐标需要正好位于纹理像素的中心。线性过滤在纹理被拉伸时会产生模糊的图形，但这种模糊往往能带来更真实、更自然的外观，而不是最近邻过滤方式产生的尖锐块状效果。如图5.7右侧示例所示，你可以通过以下代码设置线性过滤：
通过比较图5.7的左右两幅图片，我们可以看到应用最近邻过滤后，图像呈现出明显的块状和锯齿效应，尤其是在对比度高的区域。相比之下，使用线性过滤的图像则更加平滑（尽管可能略显模糊）。
总结，我们的课程中使用`texture`系列函数，考虑到某些旧版本和OpenGL ES 2.0不支持整型数据，整型的`texelFetch`函数不具备通用性。然而，随着硬件的发展，未来可能支持整型数据的版本，这句“假命题”可能会发生变化。谁知道呢？
今天的翻译就到这里，明天再见，拜拜~
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