纹理过滤与反走样.docVIP

纹理过滤与反走样 朱元伟 计算机应用09研 2110912097 进行纹理过滤时，正在使用的纹理通常也正在被进行放大或缩小。换句话说，这个纹理将被映射到一个比它大或小的图元的图象上。纹理的放大会导致许多像素被映射到同一个纹理像素上。那么结果看起来就会使矮矮胖胖的。纹理的缩小会导致一个像素被映射到许多纹理像素上。其结果将会变得模糊或发生变化。?? 另外将一张黑白的世界象棋图映射到物体表面, 当物体表面小到接近单位像素时, 表面只能显示黑色或白色, 当物体位移或旋转时, 会出现黑白闪烁现象要解决这些问题，我们可以将一些纹理像素颜色融合到一个像素颜色上。 1.双线性过滤 1.1 双线性过滤的工作原理 其工作原理是将一个像素分成2X2的纹理元素区域块这样我们就拥有A、B、C、D 4个纹理元素区域了，然后以目标纹理的像素点为中心，对该点附近的这个4个像素颜色值求平均值。　　再将这个平均颜色值贴至目标图像素的位置上。双线性过滤的优点是运算量少，效果也很不错. 1.2双线性过滤的问题 双线性过滤是最基本的3D纹理过滤技术，通过使用双线性过滤，不同像素间的过渡会变得比较圆滑，不过经过双线性处理后的图像会显得有些模糊，比较适用于有一定景深的静态影像，不适合非常小的三维物体，也不适用于移动中的物件。因为会产生如条纹和纹理变形等，当视角发生变化时，就可能感觉到闪烁感等的问题。 2. MIP-MAP 2.1 MIP-MAP思想与算法 当一个物体离观察点较远的时候，并不需要这样高分辨率的纹理。mipmapping是在纹理缓存里面装载不同分辨率的纹理位图，当物体里观察点较近的时候采用高分辨率的纹理，离开观察点较远的时候采用低分辨率的纹理位图，就可以在很大程度上消除远端物体纹理的闪烁感。mipmapping的实现是以需要更大的纹理缓存为代价的，因为纹理缓存里面需要为场景中的物体保存不同分辨率的几套位图[1]。 Mip-Map图映射方法是对前置滤波法的一种加速办法，是一种牺牲精度来提高速度的纹理映射方法。 它采用一个适当大小的正方形区域近似表示图象空间一个象素在纹理空间的映射区域，用该正方形区域的样本平均值近似作为图象空间一个象素的纹理计算值。 Mip-Map图映射方法预先将纹理函数值按照不同的分辨率记录在纹理数组中，作为纹理查找表。其中低分辨率的函数值由比它高一级分辨率的函数值取平均得到。  设t(u,v)是纹理函数，给定的分辨率是N×N（如512×512），将纹理空间划分成N×N个小正方形区域，取每个小正方形区域中的纹理函数平均值即得N×N个纹理值，按红、绿、蓝3个分量分别存放于3个N×N的二维数组中，即为Mip图的第一级数据（在设定的N×N分辨率下的最高分辨率纹理值）。 　　设屏幕空间一象素对应到纹理空间的4个角点构成的四边形的最大边长d，按照分辨率由高向低往上分层存放Mip-Map图映射表： 如果选取最高分辨率，即屏幕空间一象素几乎对应纹理空间的1（20）个正方形。此时压缩倍数是20，正方形的边长是1，应选取1层。 如果屏幕空间一象素几乎对应纹理空间的22个正方形，此时压缩倍数是21，正方形的边长是2，应选取2层。 如果屏幕空间一象素几乎对应纹理空间的2N个正方形，此时压缩倍数是2N-1，正方形的边长是N，应选取N层。 　　 mip-map在确定屏幕上可见表面的纹理过程如下[2] (1). 计算屏幕上可见表面的中心在纹理空间上的映射点坐标(u, v). (2). 确定纹理空间中以(u, v)为中心, 边长为d的正方形, 要求正方形能覆盖表面在纹理空间中映射的区域.(实际这样算d太复杂, 一般d为表面在纹理空间中映射的区域的最大边长) (3). 根据d的大小确定使用哪一级的纹理map. 因为mip-map中的纹理图案存储的是特定的图案, 即只有边长d = 2^k, k = 0, 1, ..., [log2S]的图案, 对于在2^k d 2^(k + 1)的边长d, mip-map通过线性插值第k层的纹理和第k + 1层的纹理得到 2.2 MIP-MAP出现的问题 在mipmapping中，由于采用了不同分辨率的纹理，在这些不同分辨率的纹理交界的地方，我们就有可能看见一个明显的边界,这显然是不符合实际情况的。另外，在场景中移动的时候，当显示的物体由一个分辨率的纹理切换到另一个分辨率的纹理的时候，我们就会看见纹理突然发生了变化。 3.三线性过滤3.1 三线性过滤原理 三线性过滤技术主要是解决双线性过滤与Mip Mapping相配合使用时所出现的不同纹理层接缝的突发变化失真问题。三线性过滤的原理同双线性过滤一样，只不过三线性过滤