1、 为什么在纹理采样时需要texture filter(纹理过滤)。

我们的纹理是要贴到三维图形表面的,而三维图形上的pixel中心和纹理上的texel中心并不一至(pixel不一定对应texture上的采样中心texel),大小也不一定一至。当纹理大于三维图形表面时,导至一个像素被映射到许多纹理像素上;当维理小于三维图形表面时,许多个象素都映射到同一纹理。

当这些情况发生时,贴图就会变得模糊或发生错位,马赛克。要解决此类问题,必须通过技术平滑texel和pixel之间的对应。这种技术就是纹理滤波。

不同的过滤模式,计算复杂度不一样,会得到不同的效果。过滤模式由简单到复杂包括:Nearest Point Sampling(最近点采样),Bilinear(双线性过滤)、Trilinear(三线性过滤)、Anisotropic Filtering(各向异性过滤)。

在了解这些之前,有必要了解什么是MipMap和什么时各向同性,各向异性。

2、 什么是MipMap?

Mipmap由Lance Williams 在1983的一篇文章“Pyramidal parametrics”中提出。Wiki中有很详细的介绍( http://en.wikipedia.org/wiki/Mipmap ) . 比如一张256X256的图,在长和宽方向每次减少一倍,生成:128X128,64X64,32X32,16X16,8X8,4X4,2X2,1X1,八张图,组成MipMap,如下图示。

Mipmap早已被硬件支持,硬件会自动为创建的Texture生成mipmap的各级。在D3D的API:CreateTexture中有一个参数levels,就是用于指定生成mipmap到哪个级别,当不指定时就一直生成到1X1。

3、 什么是各向同性和各向异性?

当需要贴图的三维表面平行于屏幕(viewport),则是各向同性的。当要贴图的三维表面与屏幕有一定角度的倾斜,则是各向异性的。

也可以这样理解,当一个texture贴到三维表面上从Camera看来没有变形,投射到屏幕空间中后U方向和V方向比例仍然是一样的,便可以理解成各向同性。反之则认为是各向异性。

4、 Nearest Point Sampling(最近点采样)

这个最简单,每个像素的纹理坐标,并不是刚好对应Texture上的一个采样点texel,怎么办呢?最近点采样取最接近的texel进行采样。

当纹理的大小与贴图的三维图形的大小差不多时,这种方法非常有效和快捷。如果大小不同,纹理就需要进行放大或缩小,这样,结果就会变得矮胖、变形或模糊。

5、 Bilinear(双线性过滤)

双线性过滤以pixel对应的纹理坐标为中心,采该纹理坐标周围4个texel的像素,再取平均,以平均值作为采样值。

双线性过滤像素之间的过渡更加平滑,但是它只作用于一个MipMap Level,它选取texel和pixel之间大小最接近的那一层MipMap进行采样。当和pixel大小匹配的texel大小在两层Mipmap level之间时,双线性过滤在有些情况效果就不太好。于是就有了三线性过滤。

6、 Trilinear(三线性过滤)

三线性过滤以双线性过滤为基础。会对pixel大小与texel大小最接近的两层Mipmap level分别进行双线性过滤,然后再对两层得到的结果进生线性插值。

三线性过滤在一般情况下效果非常理想了。但是到目前为止,我们均是假设是texture投射到屏幕空间是各向同性的。但是当各向异性的情况时,效果仍然不理想,于是产生了Anisotropic Filtering(各向异性过滤)。

7、 Anisotropic Filtering(各向异性过滤)

先看效果,左边的图采用三线性过滤,右边的图采用各向异性过滤。

各向同性的过滤在采样的时候,是对正方形区域里行采样。各向异性过滤把纹理与屏幕空间的角度这个因素考虑时去。简单地说,它会考滤一个pixel(x:y=1:1)对应到纹理空间中在u和v方向上u和v的比例关系,当u:v不是1:1时,将会按比例在各方向上采样不同数量的点来计算最终的结果(这时采样就有可能是长方形区域)。

我们一般指的Anisotropic Filtering(AF)均是基于三线过滤的Anisotropic Filtering,因此当u:v不为1:1时,则Anisotropic Filtering比Trilinear需要采样更多的点,具体要采多少,取决于是多少X的AF,现在的显卡最多技持到16X AF。

当开启16X AF的时候,硬件并不是对所有的texture采样都用16X AF,而是需要先计算屏幕空间与纹理空间的夹角(量化后便是上面所说的u:v),只有当夹角大到需要16X时,才会真正使用16X.

如果想了解AF的实现原理,可以查阅此篇Paper: “Implementing an anisotropic texture filter”. 现在AF都是硬件实现,因此只有少数人才清楚AF就尽是怎样实现了(其实细节我也没搞清楚),其实完全可以由Pixel Shader来实现AF,当然性能和由硬件做是没得比的。

8、 各过滤模式性能比较。

下表是各种过滤模式采一个pixel需要sample的次数:

Sample Number

Nearest Point Sampling

1

Bilinear

4

Trilinear

8

Anisotropic Filtering 4X

32

Anisotropic Filtering 16X

128

Anisotropic Filtering 16X效果最好,但是显卡Performance会下降很多,当然也是测试你手中显卡Texture Unit的好方法。如果你觉得你的显卡够牛,那么就把AA和AF都打到最高再试试吧:)

https://www.iteye.com/blog/smartblack-762948

纹理过滤模式中的Bilinear、Trilinear以及Anistropic Filtering的更多相关文章

  1. Texture Filter中的Bilinear、Trilinear以及Anistropic Filtering

    1. 为什么在纹理采样时需要texture filter(纹理过滤)?我们的纹理是要贴到三维图形表面的,而三维图形上的pixel中心和纹理上的texel中心并不一至(pixel不一定对应texture ...

  2. Android OpenGL ES(七)----理解纹理与纹理过滤

    1.理解纹理 OpenGL中的纹理能够用来表示图像.照片,甚至由一个数学算法生成的分形数据.每一个二维的纹理都由很多小的纹理元素组成.它们是小块的数据,类似于我们前面讨论过的片段和像素.要使用纹理,最 ...

  3. Mipmap与纹理过滤

    为了加快渲染速度和减少纹理锯齿,贴图被处理成由一系列被预先计算和优化过的图片组成的文件,这样的贴图被称为Mipmap. 使用DirectX Texture Tool(DX自带工具)预生成Mipmap ...

  4. 在混合开发框架模式中,简化客户端对Web API的频繁调用

    在混合开发框架模式中,有时候我们在处理树形节点的时候,需要很多关联的处理,可能需要结合用户配置信息,属性字典,以及表的字段分类等信息来展示一个结构树,那么在处理的时候就可能会频繁的对这些接口API进行 ...

  5. OpenGL(二十三) 各向异性纹理过滤

    如果使用一般的纹理过滤,当观察方向跟模型表面不是相互垂直的的情况下,会出现纹理信息的丢失,表现为图像看上去比较模糊,如下图所示,远处场景的细节信息很差: 针对这种情况,可以采用同向异性过滤的方式处理纹 ...

  6. 在MVVM模式中,按钮Click事件的绑定方法

    在MVVM模式中,我们将Button的方法写到ViewModel中,然后绑定到前端界面.通常的做法是写一个类,继承ICommand接口,然而如果按钮比较多的话,就需要写很多的类,对于后期维护造成很大的 ...

  7. silverlighter下MVVM模式中利用Behavior和TargetedTriggerAction实现文本框的一些特效

    在silverlight一般开发模式中,给文本框添加一些事件是轻而易举的,然而MVVM开发模式中,想要给文本框添加一些事件并非那么容易,因为MVVM模式中,只有ICommand接口,而且也只有Butt ...

  8. “Win10 UAP 开发系列”之 在MVVM模式中控制ListView滚动位置

    这个扩展属性从WP8.1就开始用了,主要是为了解决MVVM模式中无法直接控制ListView滚动位置的问题.比如在VM中刷新了数据,需要将View中的ListView滚动到顶部,ListView只有一 ...

  9. Entity Framework 实体框架的形成之旅--Code First模式中使用 Fluent API 配置(6)

    在前面的随笔<Entity Framework 实体框架的形成之旅--Code First的框架设计(5)>里介绍了基于Code First模式的实体框架的经验,这种方式自动处理出来的模式 ...

随机推荐

  1. Webpack file-loader 和 url-loader

    二者最好只选择一个来进行对文件的打包,防止有冲突出现导致图片加载失败 如果相对不同大小的问题选择不同的loader,可以在url-loader的fallback属性指定不满足条件时的loader { ...

  2. markdown基础使用技巧

    markdown基础使用技巧 通过``创建代码形式,不同形式可以叠加(比如:斜体+加粗) 块级元素 通过return/Enter实现切换段落/创建段落 通过shift+return/enter 实现换 ...

  3. 谈谈 Qt4 中文乱码的解决

    本文只描述Qt4的解决方法,Qt5没有尝试过,不做讨论.网上关于这个话题一搜一大堆,基本无外乎字符集编码的理论,看不明白.直接上代码吧! #include "widget.h" # ...

  4. Webpack开发指南

    前言 成为一个全栈工程师,前端是必不可少的,这位前端构建工具webpack是一门必修的技术. 在学习webpack之前,先熟悉一下npm工具:https://www.runoob.com/nodejs ...

  5. 实现0.5px边框线

    实现0.5px边框方法 方案一:利用渐变(原理:高度1px,背景渐变,一半有颜色,一半透明) CSS部分 .container { width: 500px; margin: 0px auto; } ...

  6. idea配置ssm框架

    详细教程如下:https://blog.csdn.net/GallenZhang/article/details/5193215 https://blog.csdn.net/qq_28008917/a ...

  7. Linux下执行SQL文件

    最近在使用MySQL数据库时,想要执行一些sql文件,就想到了source命令. source介绍:source命令也称为“点命令”,也就是一个点符号(.),是bash的内部命令. 功能:使Shell ...

  8. 快速排序算法简述及python的实现

    def kp(arr, i, j): if i<j: #i=j时意味着一边只剩单个数据 base = kpgc(arr, i, j) kp(arr, i, base-1) #kp(arr, i, ...

  9. VyOS软路由系统基本设置

    1. VyOS简介 VyOS是一个开源的网络操作系统,可以安装在物理硬件上,也可以安装在你自己的虚拟机上,或者是一个云平台上.它基于GNU/Linux,并加入了多个应用程序,如:Quagga, ISC ...

  10. 操作系统-文件系统(5)Linux文件系统管理

    主流分区机制有MBR和GPT两种 MBR分区:第一个扇区最重要,里面有:引导代码(Bootstrap code area)及分区表(partition table), 其中Bootstrap code ...