纹理映射：表面美化的技术

"纹理贴图（Texture Mapping）是计算机图形学中的一个重要概念，它是一种用于增强表面细节的技术，最早可以追溯到60年代的GE飞行模拟器及其地形生成器。纹理贴图现已成为每一块GPU硬件实现的基础。其基本思想是通过在物体表面“粘贴”照片或位图（如砖墙图案、木质纹理或天空云彩等）来增加细节，而无需增加额外的多边形数量。这就好比将可拉伸的接触纸贴在物体表面上，以获取或改变物体的表面颜色。 纹理贴图概述： 1. 细节增强：增加模型的细节通常有两种方法，一是增加更精细的几何形状，即使用更多、更小的三角形来构建。这种方法的优点是能真实地响应光照和其他表面交互，但缺点是生成困难、渲染时间长、占用内存大。二是通过纹理映射，将纹理映射到模型上，这种方式的优点是一次存储，多次复用，易于压缩以减小文件大小，且渲染效率相对较高。 2. 纹理映射过程：在纹理映射中，首先需要一个纹理图像，这个图像可以是任何形式的图案或者图像。然后，将这个纹理图像与三维模型的表面进行坐标匹配，这个匹配的过程就叫做纹理坐标映射。纹理坐标通常不同于模型的空间坐标，它们提供了从纹理图像到模型表面的映射关系。 3. UV坐标：在大多数情况下，纹理坐标使用UV坐标系，其中U和V轴分别对应于纹理图像的水平和垂直方向。每个模型的顶点都会有一个对应的UV坐标，这样就可以将纹理精确地放置在模型的每个部分上。 4. 纹理过滤：当纹理被放大或缩小以适应不同大小的表面时，可能会出现像素化的现象。为了改善这一问题，引入了纹理过滤技术，如最近邻插值、双线性过滤和三线性过滤等，以平滑图像并减少锯齿状边缘。 5. 纹理混合和透明度：纹理贴图还可以用来实现纹理混合，例如在一个表面上同时应用多种纹理效果，或者通过设置纹理的Alpha通道来实现透明或半透明效果。 6. 纹理贴图的应用：在游戏开发、影视特效、建筑设计、产品可视化等领域广泛应用，通过纹理贴图可以创造出逼真的环境和物体，极大地丰富了虚拟世界的视觉表现力。 纹理贴图是计算机图形学中提升表面细节和视觉质量的关键技术之一，通过巧妙的纹理映射，能够在不增加计算负担的情况下，实现丰富的图像表现。随着硬件性能的不断提升和新的纹理技术的不断发展，纹理贴图将继续在图形学领域发挥重要作用。"