第6章纹理映射（Texture Mapping）

一、导读

1.1 本章学习目标

纹理映射是为三维模型添加表面细节的核心技术。没有纹理的三维模型看起来像塑料玩具，而有了高质量的纹理，模型可以呈现出照片级的真实感——木头的纹理、砖墙的粗糙、金属的划痕、布料的编织图案，这些都是纹理映射的功劳。

本章的核心学习目标包括：

理解纹理映射的基本原理：掌握将二维图像映射到三维表面的数学方法，理解纹理坐标（UV 坐标）的定义和生成。
掌握纹理滤波技术：理解最近邻、双线性、三线和各向异性滤波的原理和效果差异，以及为什么远处物体会出现闪烁和摩尔纹。
理解 Mipmap 技术：掌握多级纹理的原理和生成方法，理解它如何解决远处物体的走样问题并提高缓存命中率。
掌握高级纹理技术：深入理解凹凸映射、法线贴图、视差映射和视差遮挡映射的原理和实现。
了解 PBR 纹理工作流：理解金属度-粗糙度工作流中各纹理贴图的物理含义和制作方法。
掌握纹理压缩和格式：了解 BC、ASTC、ETC2 等纹理压缩格式的特点和适用场景。

1.2 为什么本章如此重要

纹理映射是实时渲染中提升视觉质量最有效的手段。一个只有 1000 个三角形的模型，配上高分辨率的纹理贴图，看起来可能比 100000 个三角形但没有纹理的模型更加精细。这就是纹理映射的力量——它用极小的性能代价（主要是显存带宽）换取了巨大的视觉提升。

从技术角度看，纹理映射涉及图形学中多个核心问题：采样理论（如何正确地从连续纹理中采样）、信号处理（如何避免走样）、内存管理（如何高效地存储和访问纹理数据）。理解这些底层原理，你才能正确选择纹理参数、诊断纹理相关的渲染问题、优化纹理的内存和带宽使用。

在现代 PBR 渲染中，纹理不再仅仅是"贴一张图片"。一套完整的 PBR 材质可能包含 5-6 张纹理贴图（基础颜色、金属度、粗糙度、法线、环境光遮蔽、高度），每张都编码了不同的物理属性。理解纹理映射的原理，是掌握 PBR 工作流的前提。

1.3 核心问题引导

在阅读本章时，请带着以下问题思考：

纹理坐标是如何定义的？为什么使用 (u, v) 而不是 (x, y)？UV 展开的本质是什么问题？

当一个纹理像素（texel）对应多个屏幕像素时，或者一个屏幕像素对应多个纹理像素时，分别会出现什么问题？如何解决？

各向异性滤波为什么比三线性滤波效果好？它的性能开销在哪里？

法线贴图为什么用紫色（蓝紫色）存储法线？如何从法线贴图中恢复出实际的法线向量？

视差遮挡映射（POM）与视差映射有什么区别？它如何模拟真正的几何位移效果？

纹理压缩如何在有限的显存中存储高质量的纹理？有损压缩对渲染质量有什么影响？

二、核心概念详解

2.1 纹理映射基础

2.1.1 纹理坐标

纹理坐标（Texture Coordinates），也称为 UV 坐标，定义了三维模型表面上的点与二维纹理图像之间的对应关系。对于每个顶点，除了位置和法线，还需要指定纹理坐标 (u, v)，其中 u 和 v 的范围通常是 [0, 1]。

纹理坐标系统：

纹理图像              模型表面
(0,1)───(1,1)        ┌─────┐
  │         │        │    / │
  │  纹理   │  映射   │   /  │
  │         │  ──→   │  /   │
(0,0)───(1,0)        └─────┘

u 轴对应水平方向，v 轴对应垂直方向
注意：图像坐标的 v 轴通常向下，而 OpenGL 纹理坐标的 v 轴向上

cpp

// 带纹理坐标的顶点结构
struct Vertex {
  glm::vec3 position;
  glm::vec3 normal;
  glm::vec2 texCoord;  // UV 坐标
};

// 立方体的纹理坐标
std::vector<Vertex> cubeVertices = {
  // 前面
  {{-0.5f, -0.5f,  0.5f}, {0, 0, 1}, {0.0f, 0.0f}},
  {{ 0.5f, -0.5f,  0.5f}, {0, 0, 1}, {1.0f, 0.0f}},
  {{ 0.5f,  0.5f,  0.5f}, {0, 0, 1}, {1.0f, 1.0f}},
  {{-0.5f,  0.5f,  0.5f}, {0, 0, 1}, {0.0f, 1.0f}},
  // ... 其他面类似
};

2.1.2 纹理加载与绑定

cpp

// 使用 stb_image 加载纹理
#include <stb_image.h>

GLuint loadTexture(const char* path) {
  GLuint textureID;
  glGenTextures(1, &textureID);

  int width, height, nrChannels;
  stbi_set_flip_vertically_on_load(true); // OpenGL v 轴向上
  unsigned char* data = stbi_load(path, &width, &height, &nrChannels, 0);

  if (data) {
    GLenum format = GL_RGB;
    if (nrChannels == 1) format = GL_RED;
    else if (nrChannels == 3) format = GL_RGB;
    else if (nrChannels == 4) format = GL_RGBA;

    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, format, width, height, 0,
                 format, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
    glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

    // 设置纹理参数
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
                    GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
  } else {
    std::cerr << "Failed to load texture: " << path << std::endl;
  }

  stbi_image_free(data);
  return textureID;
}

2.1.3 纹理环绕模式

当纹理坐标超出 [0, 1] 范围时，需要定义如何处理：

cpp

// GL_REPEAT：重复纹理（默认）
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
// 效果：纹理在表面上平铺

// GL_MIRRORED_REPEAT：镜像重复
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_MIRRORED_REPEAT);
// 效果：每次重复时镜像翻转

// GL_CLAMP_TO_EDGE：拉伸边缘像素
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
// 效果：边缘像素延伸到边界

// GL_CLAMP_TO_BORDER：使用边框颜色
float borderColor[] = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
glTexParameterfv(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_BORDER_COLOR, borderColor);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_BORDER);

2.2 纹理滤波

2.2.1 放大滤波（Magnification）

当一个纹理像素（texel）小于一个屏幕像素时，需要决定用哪个 texel 的颜色。

最近邻滤波（GL_NEAREST）：选择距离纹理坐标最近的 texel。速度快但会产生块状效果。

双线性滤波（GL_LINEAR）：对最近的 4 个 texel 进行加权平均。效果好但稍慢。

cpp

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
// 或
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

最近邻 vs 双线性：

纹理坐标落在 4 个 texel 之间：
┌────┬────┐
│ A  │ B  │
├────✕────┤  ← 纹理坐标位置
│ C  │ D  │
└────┴────┘

最近邻：选择最近的 texel（如 A）
双线性：先水平插值再垂直插值
  top = lerp(A, B, fx)
  bot = lerp(C, D, fx)
  result = lerp(top, bot, fy)

2.2.2 缩小滤波（Minification）

当一个纹理像素大于一个屏幕像素时（物体远离相机），一个屏幕像素覆盖了多个 texel，直接采样会导致走样（闪烁、摩尔纹）。

问题：假设一个 1024×1024 的纹理映射到屏幕上只有 10×10 像素的区域。每个屏幕像素覆盖了约 100 个 texel，但标准采样只取其中 1 个或 4 个，大量纹理信息被丢弃，导致严重的走样。

Mipmap 解决方案：预计算一系列缩小版本的纹理，每级宽高减半。

Mipmap 层级：
Level 0: 1024 × 1024  （原始纹理）
Level 1: 512  × 512
Level 2: 256  × 256
Level 3: 128  × 128
Level 4: 64   × 64
Level 5: 32   × 32
Level 6: 16   × 16
Level 7: 8    × 8
Level 8: 4    × 4
Level 9: 2    × 2
Level 10: 1   × 1

总显存 = 原始纹理 × (1 + 1/4 + 1/16 + ...) ≈ 原始纹理 × 4/3

cpp

// 生成 Mipmap
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

// 使用 Mipmap 的滤波模式
// GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST：最近 Mipmap 级 + 最近邻
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
                GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST);
// GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST：最近 Mipmap 级 + 双线性
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
                GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST);
// GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR：相邻两级各最近邻 + 级间线性插值
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
                GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR);
// GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR：相邻两级各双线性 + 级间线性插值（最好）
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
                GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);

2.2.3 各向异性滤波

三线性滤波假设屏幕像素在纹理上的投影是正方形，但实际上当表面倾斜时，投影可能是细长的矩形。各向异性滤波（Anisotropic Filtering）考虑了这种非均匀的投影形状。

cpp

// 启用各向异性滤波
float maxAniso;
glGetFloatv(GL_MAX_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY, &maxAniso);
glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY, maxAniso);
// 通常设为 16，表示沿最长轴最多采样 16 个 texel

各向异性滤波示意：

三线性滤波采样区域：     各向异性滤波采样区域：
    ┌───┐                    ┌───────────────┐
    │   │                    │               │
    └───┘                    └───────────────┘
    正方形采样               沿倾斜方向拉长采样
    倾斜表面模糊             倾斜表面清晰

2.3 高级纹理技术

2.3.1 凹凸映射（Bump Mapping）

凹凸映射通过扰动表面法线来模拟微观几何细节，而不改变实际的几何形状。原始的凹凸映射使用高度图，通过计算高度图的梯度来扰动法线。

glsl

// 简单凹凸映射
float height = texture(heightMap, texCoord).r;
float scale = 0.05;

// 通过有限差分计算高度梯度
float hL = texture(heightMap, texCoord - vec2(texOffset, 0)).r;
float hR = texture(heightMap, texCoord + vec2(texOffset, 0)).r;
float hD = texture(heightMap, texCoord - vec2(0, texOffset)).r;
float hU = texture(heightMap, texCoord + vec2(0, texOffset)).r;

// 梯度 → 法线扰动
vec3 bumpNormal = normalize(vec3(
  (hL - hR) * scale,
  (hD - hU) * scale,
  1.0
));

2.3.2 法线贴图（Normal Mapping）

法线贴图是凹凸映射的改进版本。它直接在纹理中存储法线方向，而不是高度值。每个像素的 RGB 值编码了该点的法线方向 (Nx, Ny, Nz)，范围从 [0,1] 映射到 [-1,1]。

法线贴图的紫色外观：
默认法线方向 (0, 0, 1) 映射为 RGB (0.5, 0.5, 1.0)
→ 看起来是蓝紫色
平坦区域的法线贴图就是蓝紫色的

glsl

// 法线贴图采样和变换
vec3 sampleNormalMap(sampler2D normalMap, vec2 texCoord,
                     vec3 normal, vec3 tangent, vec3 bitangent) {
  // 从纹理采样法线（[0,1] → [-1,1]）
  vec3 tangentNormal = texture(normalMap, texCoord).rgb * 2.0 - 1.0;

  // 构建 TBN 矩阵（从切线空间到世界空间）
  mat3 TBN = mat3(
    normalize(tangent),
    normalize(bitangent),
    normalize(normal)
  );

  // 将法线从切线空间变换到世界空间
  return normalize(TBN * tangentNormal);
}

// 使用偏导数自动计算切线和副切线
vec3 getNormalFromMap(sampler2D normalMap, vec3 worldPos,
                      vec3 normal, vec2 texCoord) {
  vec3 tangentNormal = texture(normalMap, texCoord).xyz * 2.0 - 1.0;

  vec3 Q1 = dFdx(worldPos);
  vec3 Q2 = dFdy(worldPos);
  vec2 st1 = dFdx(texCoord);
  vec2 st2 = dFdy(texCoord);

  vec3 N = normalize(normal);
  vec3 T = normalize(Q1 * st2.t - Q2 * st1.t);
  vec3 B = normalize(cross(N, T));

  return normalize(T * tangentNormal.x +
                   B * tangentNormal.y +
                   N * tangentNormal.z);
}

2.3.3 视差映射（Parallax Mapping）

视差映射在法线贴图的基础上，根据观察角度和高度信息偏移纹理坐标，产生真正的视差效果——从不同角度看，表面细节的位置会变化。

glsl

// 视差映射
vec2 parallaxMapping(vec2 texCoord, vec3 viewDir) {
  float height = texture(heightMap, texCoord).r;
  vec2 p = viewDir.xy / viewDir.z * (height * heightScale);
  return texCoord - p;
}

// 使用视差偏移后的纹理坐标进行法线贴图和颜色采样
vec2 newTexCoord = parallaxMapping(vTexCoord, viewDir);
vec3 normal = sampleNormalMap(normalMap, newTexCoord);
vec3 color = texture(diffuseMap, newTexCoord).rgb;

2.3.4 视差遮挡映射（Parallax Occlusion Mapping）

视差遮挡映射是视差映射的高级版本，通过沿视线方向步进搜索正确的深度交叉点，实现更精确的视差效果，甚至可以模拟遮挡（高处的细节遮挡低处的细节）。

glsl

// 视差遮挡映射
vec2 parallaxOcclusionMapping(vec2 texCoord, vec3 viewDir) {
  const int minLayers = 10;
  const int maxLayers = 50;
  float numLayers = mix(maxLayers, minLayers,
                        abs(dot(vec3(0, 0, 1), viewDir)));

  float layerDepth = 1.0 / numLayers;
  float currentLayerDepth = 0.0;
  vec2 p = viewDir.xy / viewDir.z * heightScale;
  vec2 deltaTexCoords = p / numLayers;

  vec2 currentTexCoords = texCoord;
  float currentDepthMapValue = texture(heightMap, currentTexCoords).r;

  while (currentLayerDepth < currentDepthMapValue) {
    currentTexCoords -= deltaTexCoords;
    currentDepthMapValue = texture(heightMap, currentTexCoords).r;
    currentLayerDepth += layerDepth;
  }

  // 线性插值精确化
  vec2 prevTexCoords = currentTexCoords + deltaTexCoords;
  float afterDepth = currentDepthMapValue - currentLayerDepth;
  float beforeDepth = texture(heightMap, prevTexCoords).r -
                      currentLayerDepth + layerDepth;
  float weight = afterDepth / (afterDepth - beforeDepth);
  return mix(currentTexCoords, prevTexCoords, weight);
}

2.4 PBR 纹理工作流

2.4.1 纹理贴图类型

现代 PBR 渲染使用多种纹理贴图来描述材质属性：

贴图类型	通道	含义	典型值范围
Albedo（基础颜色）	RGB	表面颜色	sRGB 空间
Metallic（金属度）	R	金属/非金属	0 或 1
Roughness（粗糙度）	G	表面粗糙程度	0-1
Normal（法线）	RGB	表面法线方向	[-1,1]
AO（环境光遮蔽）	R	自遮蔽因子	0-1
Height（高度）	R	位移量	0-1

cpp

// PBR 材质结构
struct PBRMaterial {
  GLuint albedoMap;
  GLuint normalMap;
  GLuint metallicMap;
  GLuint roughnessMap;
  GLuint aoMap;
  GLuint heightMap;

  void bind(GLuint shader) const {
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, albedoMap);
    glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, "albedoMap"), 0);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, normalMap);
    glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, "normalMap"), 1);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, metallicMap);
    glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, "metallicMap"), 2);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE3);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, roughnessMap);
    glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, "roughnessMap"), 3);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE4);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, aoMap);
    glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, "aoMap"), 4);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE5);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, heightMap);
    glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, "heightMap"), 5);
  }
};

2.4.2 通道打包

为了节省显存和带宽，通常将多个灰度贴图打包到一张纹理的不同通道中：

常见的通道打包方式：

ORM 贴图：
  R 通道 → AO（环境光遮蔽）
  G 通道 → Roughness（粗糙度）
  B 通道 → Metallic（金属度）

好处：3 张贴图合并为 1 张，节省 2/3 的纹理采样和显存

glsl

// ORM 贴图采样
vec3 orm = texture(ormMap, texCoord).rgb;
float ao = orm.r;
float roughness = orm.g;
float metallic = orm.b;

2.5 纹理压缩

2.5.1 为什么需要纹理压缩

纹理占用大量显存。一张 4K（4096×4096）的 RGBA 纹理占用 64MB 显存。一个现代游戏场景可能使用数百张纹理，总显存可达数 GB。纹理压缩可以显著减少显存占用和带宽需求。

2.5.2 常见压缩格式

格式	平台	压缩比	特点
BC1/DXT1	PC	6:1	RGB，无 Alpha
BC3/DXT5	PC	4:1	RGBA
BC5	PC	3:1	双通道（法线贴图）
BC7	PC	3:1	高质量 RGB/RGBA
ASTC	移动	可变	高质量，灵活块大小
ETC2	移动	可变	OpenGL ES 3.0 标准

cpp

// 使用压缩纹理
// BC7 压缩纹理加载
glCompressedTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_COMPRESSED_RGBA_BPTC_UNORM,
                       width, height, 0, dataSize, compressedData);

// ASTC 压缩纹理
glCompressedTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_COMPRESSED_RGBA_ASTC_8x8,
                       width, height, 0, dataSize, compressedData);

三、实战案例

3.1 完整纹理映射场景

cpp

// 纹理化的 3D 场景
class TexturedScene {
public:
  void init() {
    // 加载 PBR 材质
    woodMaterial.albedoMap = loadTexture("textures/wood_albedo.png");
    woodMaterial.normalMap = loadTexture("textures/wood_normal.png");
    woodMaterial.ormMap = loadTexture("textures/wood_orm.png");

    metalMaterial.albedoMap = loadTexture("textures/metal_albedo.png");
    metalMaterial.normalMap = loadTexture("textures/metal_normal.png");
    metalMaterial.ormMap = loadTexture("textures/metal_orm.png");

    // 创建立方体网格
    setupCubeMesh();
  }

  void render(const glm::mat4& view, const glm::mat4& projection) {
    glUseProgram(pbrShader);

    // 设置光源
    glUniform3fv(glGetUniformLocation(pbrShader, "lights[0].position"),
                 1, glm::value_ptr(glm::vec3(10.0f, 10.0f, 10.0f)));
    glUniform3fv(glGetUniformLocation(pbrShader, "lights[0].color"),
                 1, glm::value_ptr(glm::vec3(300.0f)));

    glUniform3fv(glGetUniformLocation(pbrShader, "camPos"),
                 1, glm::value_ptr(cameraPos));

    // 渲染木纹立方体
    glm::mat4 model1 = glm::translate(glm::mat4(1.0f),
                                       glm::vec3(-2.0f, 0.0f, 0.0f));
    glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(pbrShader, "model"),
                       1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model1));
    woodMaterial.bind(pbrShader);
    drawCube();

    // 渲染金属立方体
    glm::mat4 model2 = glm::translate(glm::mat4(1.0f),
                                       glm::vec3(2.0f, 0.0f, 0.0f));
    glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(pbrShader, "model"),
                       1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model2));
    metalMaterial.bind(pbrShader);
    drawCube();
  }

private:
  PBRMaterial woodMaterial;
  PBRMaterial metalMaterial;
  GLuint cubeVAO;
  GLuint pbrShader;
  glm::vec3 cameraPos = glm::vec3(0.0f, 2.0f, 6.0f);
};

3.2 纹理滤波效果对比

cpp

// 纹理滤波对比工具
class TextureFilterComparison {
public:
  void render() {
    // 左半屏：最近邻滤波
    glViewport(0, 0, screenWidth / 2, screenHeight);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
    renderTexturedQuad();

    // 右半屏：三线性滤波
    glViewport(screenWidth / 2, 0, screenWidth / 2, screenHeight);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
                    GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    renderTexturedQuad();

    // 可选：各向异性滤波
    // glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY, 16.0f);
  }
};

四、本章小结

本章全面讲解了纹理映射技术从基础到高级的完整知识：

纹理坐标定义了三维表面与二维纹理图像之间的对应关系，UV 展开是将三维表面映射到二维平面的过程。

纹理滤波解决采样问题。双线性滤波处理放大，Mipmap + 三线性滤波处理缩小，各向异性滤波处理倾斜表面。

Mipmap 通过预计算多级缩略纹理，有效解决了远处物体的走样问题，同时提高了缓存命中率。

法线贴图通过在片元级别扰动法线来模拟表面细节，是性价比最高的细节增强技术。

视差映射通过偏移纹理坐标产生真正的视差效果，视差遮挡映射进一步支持了自遮挡效果。

PBR 纹理工作流使用多张贴图描述材质的物理属性，通道打包技术有效节省了显存和带宽。

纹理压缩在保持可接受质量的前提下大幅减少显存占用，是移动平台和大场景渲染的必备技术。

五、思考与练习

思考题

为什么法线贴图中平坦区域的颜色是蓝紫色（约 RGB 128, 128, 255）？如果一个区域的法线完全指向右侧，它的颜色是什么？

Mipmap 的总显存开销是原始纹理的多少倍？请推导这个结果。

各向异性滤波在什么场景下效果最明显？为什么它的性能开销比三线性滤波大？

视差遮挡映射中的"步进数"对效果有什么影响？步进数太少会出现什么问题？如何自适应选择步进数？

为什么金属材质的 albedo 贴图通常是彩色的，而非金属的 albedo 贴图通常是灰度或低饱和度的？

编程练习

纹理滤波器对比：实现一个程序，同时显示最近邻、双线性、三线性各向异性四种滤波模式的效果，支持通过按键切换。

法线贴图：加载一个低多边形模型和配套的法线贴图，实现法线贴图光照。对比有无法线贴图时的视觉效果。

视差映射：实现视差遮挡映射，在一个简单的四边形平面上模拟砖墙效果。调整高度缩放参数观察效果变化。

第6章 纹理映射（Texture Mapping）

一、导读

1.1 本章学习目标

1.2 为什么本章如此重要

1.3 核心问题引导

二、核心概念详解

2.1 纹理映射基础

2.1.1 纹理坐标

2.1.2 纹理加载与绑定

2.1.3 纹理环绕模式

2.2 纹理滤波

2.2.1 放大滤波（Magnification）

2.2.2 缩小滤波（Minification）

2.2.3 各向异性滤波

2.3 高级纹理技术

2.3.1 凹凸映射（Bump Mapping）

2.3.2 法线贴图（Normal Mapping）

2.3.3 视差映射（Parallax Mapping）

2.3.4 视差遮挡映射（Parallax Occlusion Mapping）

2.4 PBR 纹理工作流

2.4.1 纹理贴图类型

2.4.2 通道打包

2.5 纹理压缩

2.5.1 为什么需要纹理压缩

2.5.2 常见压缩格式

三、实战案例

3.1 完整纹理映射场景

3.2 纹理滤波效果对比

四、本章小结

五、思考与练习

思考题

编程练习

第6章纹理映射（Texture Mapping）