纹理过滤

I.纹理过滤:

当三维空间里面的多边形经过坐标变换、投影、光栅化等过程，变成二维屏幕上的一组象素的时候，对每个象素需要到相应纹理图像中进行采样，这个过程就称为纹理过滤。

II.纹理过滤通常分为2种情况： 
a) 纹理被缩小 GL_TEXTURE_MIN_FILTER 
比如说一个8 x 8的纹理贴到一个平行于xy平面的正方形上，最后该正方形在屏幕上只占4 x 4的象素矩阵，这种情况下一个象素对应着多个纹理单元。
b) 纹理被放大 GL_TEXTURE_MAG_FILTER 
纹理被放大这种情况刚好跟上面相反，假如我们放大该正方形，最后正方形在屏幕上占了一个16 x 16的象素矩阵，这样就变成一个纹理单元对应着多个象素。

III.几种不同的纹理过滤方式： 
1.最近点采样 GL_NEAREST
2.线性纹理过滤(双线性过滤)GL_LINEAR
3.mipmap纹理过滤(三线性过滤) GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR
4.各向异性过滤

a) 最近点采样
最近点采样,不进行任何过滤操作的速度最快也最简单，只是针对每一个象素对最接近它的纹理单元进行采样，可用于上面两种情况。但是这种纹理过滤方法的效果最差，在屏幕显示的图像会显得十分模糊。
 

b)双线性过滤 Bilinear Interpolation 
线性过滤也比较简单，每个象素要对最接近它的2 x 2的纹理单元矩阵进行采样，取4个纹理单元的平均值，也可用于上面的两种情况。这种纹理过滤方法的效果比上面的要好很多。
这是一种较好的材质影像插补的处理方式，会先找出最接近像素的四个图素，然后在它们之间作差补效果，最后产生的结果才会被贴到像素的位置上，这样不会看到“马赛克”现象。这种处理方式较适用于有一定景深的静态影像，不过无法提供最佳品质。其最大问题在于，当三维物体变得非常小时，一种被称为Depth Aliasing artifacts（深度赝样锯齿），也不适用于移动中的物件。
 

c)三线性过滤 Trilinear Interpolation 
三线性过滤相对的比较复杂，它只能用于纹理被缩小的情况，需要先构造纹理图像的mipmap，mip的意思是“在狭窄的地方里的许多东西”，mipmap就是对最初的纹理图像构造的一系列分辨率减少并且预先过滤的纹理图。对于一个8 x 8的纹理来说需要为它构造4 x 4、2 x 2、1 x 1这三个mipmap。如果正方形被缩小到在屏幕上占6 x 6的象素矩阵，一个象素的采样过程就变成这样，首先是到8 x 8的纹理图中进行对最接近它2 x 2的纹理单元矩阵进行采样（也就是上面的线性过滤）；其次是到4 x 4的纹理图中重复上面的过程；接着把上面两次采样的结果进行加权平均，得到最后的采样数据。可以看出整个过程一共进行了三次的线性过滤，所以这种方法叫做三线性过滤，它的效果是三种纹理过滤方法里面最好的。
这是一种更复杂材质影像插补处理方式，会用到相当多的材质影像，而每张的大小恰好会是另一张的四分之一。例如有一张材质影像是512×512个图素，第二张就会是256×256个图素，第三张就会是128×128个图素等等，总之最小的一张是1×1.凭借这些多重解析度的材质影像，当遇到景深极大的场景时（如飞行模拟），就能提供高品质的贴图效果。一个“双线过滤”需要三次混合，而“三线过滤”就得作七次混合处理，所以每个像素就需要多用21/3倍以上的计算时间。还需要两倍大的存储器时钟带宽。但是“三线过滤”可以提供最高的贴图品质，会去除材质的“闪烁”效果。对于需要动态物体或景深很大的场景应用方面而言，只有“三线过滤”才能提供可接受的材质品质。