研究纹理采样器在像素级别的采样位置

问题

【纹理采样器】是一个基础的概念。假设有一个正方形面片，顶点的UV范围是0.0~1.0，那么在这个正方形面片上采样一张纹理时，会呈现出完整的纹理。

但我现在关注的问题是，在像素级别上，采样的位置是怎样的。具体来讲：对于UV值是(0.0,0.0)的点，它对应的采样位置是纹理最左上角像素的中心？还是纹理最左上角像素的左上角？即，下面左右哪个是正确的情况？

在宏观上，尤其是像素较多的时候，二者看起来应该差异很小。但，存在一些对像素级别的差异较为敏感的场合，因此需要对这个问题进行明确。

问题的答案是：右者。

下面我想通过实验来验证这个答案。不过，就算不做实验，其实也能推理出来左边的情况是有问题的。

实验

我选择在UE4里做实验

测试用方形面片

方形面片直接将Plane拖入场景，可以认为它的UV是范围是0.0~1.0

测试用纹理

一个4×4像素尺寸的棋盘格状贴图：

将其拖入UE4中。

测试用材质

结果

这验证了最初的问题里确实右者是答案。因为：假设是左者，那么(0.0,0.0)位置对应了纹理左上角像素的中心，那么它一定是最黑的位置，但显然结果上(0.0,0.0)位置不是最黑的，(0.125,0.125)才是最黑的。

另一个更有说服力的结果

改变贴图的采样方式为Nearest（临近采样）

然后查看渲染结果：

假设一开始的问题是左者，那么第一个黑与白的分界线的位置应该是1/6处，但这里是1/4，显然一开始问题答案是右者。

不需要实验的推理

首先，从上一部分的【另一个更有说服力的结果】也可以看到，假设采样的方式是按照左者进行，那么最终采样出的结果，势必和原图有较大差异，会是这样：

这将会一般性的认识相矛盾：在一般性的认识里，我用一个UV范围是0.0~1.0的面片进行采样，得到的结果一定是完整的纹理，而不是看起来“少了一圈”。

---

不过在我看来，最重要的是：如果使用左者进行采样，那么会使Tilling（重复平铺）出问题。

设想在左者采样方式下：
一个U方向上0.001(趋近于0.0稍微比0.0大)的位置，采样时的值将趋近于最左边像素的值；而一个0.999(趋近于1.0稍微比1.0小)的位置，采样时的值将趋近于最右边像素的值。然而0.001和0.999在空间上是趋近的，因此在最左边像素不等于最右边像素时，势必会有颜色的跳变出现。而如果强制最左边像素等于最右边像素，那也意味着资源上的浪费。

而在右者采样方式下：
0.001采样时的值将趋近于最左边像素和最右边像素的均值，而0.999也一样。

需要关注此问题的情况

正如开头提到，这个问题在大多数情况下不需要关注。

目前我意识到的需要关注这个问题的情况是：需要将顶点与实际纹理中像素对应起来的时候。
例如，对于n个依次排列的顶点，希望其对应纹理上依次排列的n个像素。那么对于X方向（或者说贴图上的U方向），第0个顶点不是0.0，最后一个顶点也不是1.0。而是比0.0~1.0的这个范围“缩小”一圈。即，第x（0到1-n）个顶点的U值是：
$$U=\frac{x+0.5}{n}$$