US3S2——Shader入门-纹理效果

纹理

模型的骨肉皮分别为：

由此可以看出，纹理的主要作用就是使用一张图片来控制模型的外观
使用纹理映射技术，将图片和模型联系起来，让模型能呈现出图片中的颜色表现

纹理映射：是计算机图形学中的一种技术，它用来将图像（纹理）映射到三维模型的表面，
从而赋予模型更加真实和细致的外观，这个过程实际上是将二维图像映射到三维空间的过程

纹理就是模型的“皮”，它决定了模型的颜色表现，在建模时通过纹理映射技术将顶点和纹理图片建立联系
在模型数据中记录顶点对应的UV坐标，之后我们在进行Shader开发时，就可以利用UV坐标从纹理图片中取出对应的颜色，给片元“上色”了

左图为不关联纹理的模型的显示效果（固定为白色），右图为关联的纹理的模型的显示效果

注意

UV坐标的取值范围在 [0~1] 之间

顶点之间的点（片元），会通过插值运算得到对应的UV坐标，从而从纹理图片中取出对应位置的颜色

本系列学习内容：

单张纹理（模型蒙上带颜色的皮，而不再是单一颜色的）
- 纹理颜色采样
- 纹理相关设置
  
  前置知识详见：U3L2——图片导入概述
- 纹理结合光照模型（让拥有纹理的模型受到光照影响）
凹凸纹理（让模型在不增加更多面的情况下，通过改变法线修改反射光线方向，通过光线模拟出模型表面的凹凸感）
- 凹凸纹理基本概念
- 法线贴图的计算方式
- 切线空间下计算法线纹理贴图（计算效率更高的方式）
- 世界空间下计算法线纹理贴图（显示效果更好的方式）
渐变纹理（通过一张带颜色渐变的贴图，修改漫反射光照模型的明暗变化过渡颜色，使得明暗变化可自定义化）
- 渐变纹理基本概念
- 渐变纹理基础实现
- 渐变纹理综合实现
遮罩纹理（通过贴图的各个像素的RGBA值来存储一定的信息，根据这些信息修改模型光照，特效，透明度等等表现）
- 遮罩纹理基本概念
- 高光纹理综合实现（通过高光遮罩纹理来修改高光反射颜色，使得高光反射更加自然一些）

在建模软件中，美术同学会利用纹理展开技术（也就是常说的展UV）把纹理映射坐标存储在每个顶点上
模型表面的顶点都与纹理坐标相关联，纹理坐标通常使用二维坐标系统（称为UV坐标），其中U表示水平轴，V表示垂直轴

左图是一个模型，右图就是将模型展开为一张二维纹理贴图，其中UV就作为纹理的坐标系（限定范围为0到1）
其中，纹理上某个UV坐标的颜色，决定了使用这个纹理的模型对应的点上的颜色
例如，纹理图上，模型眼睛对应的纹理上的UV坐标的颜色是黑色的，那么这个模型眼睛就是黑色的

简而言之就是：美术通过使用建模软件进行纹理映射
之后导出的模型数据中，存储了每个顶点对应的纹理坐标（UV坐标）

我们在进行Shader开发时，在顶点着色器回调函数传入的数据中，我们可以获取到模型中的UV坐标的数据，
有了UV坐标，只要有正确的纹理贴图（图片），
我们就可以用顶点的UV坐标从图片中取出映射的颜色用于渲染，模型便可以呈现出“皮”的颜色效果

纹理坐标（UV坐标）的横轴和纵轴的取值范围是被归一化过的，在 $[0,1]$ 的范围中
主要目的是为了适应不同大小的纹理图片（256*256、512*512、1024*1024（像素）等等）
只有顶点中记录了UV坐标，因此在数据传递进片元着色器之前，UV坐标会在中间阶段进行插值运算
也就是每个片元中得到的UV坐标大部分都是插值计算得结果，因此我们可以得到图片中非顶点位置的颜色

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