资料参照：《Unity Shader入门精要》— 冯乐乐 第7章 基础纹理
【技术美术百人计划】图形 1.3 纹理的秘密
庄懂的技术美术入门课(美术向)-直播录屏-第9课
Unity Shader 入门到改行4——最简纹理采样

1.纹理是什么

1、宏观上是一张2D图片，一个像素上有 RGB 值
2、不局限于存储图片，可以存储高度、法线等信息

纹理优化方式和原理：

CPU优化：纹理图集、纹理数组，减少DrawCall
GPU优化：纹理压缩，降低带宽

纹理设置-Wrap Mode

决定UV值在[0,1]以外的表现

Repeat：重复 (序列帧图片一般用这个)
Mirror：重复并镜像
Clamp：超出范围的纹理值使用其临近的边缘值
Border：为超出范围的纹理值使用一个定值

纹理设置-FilterModel

过滤设置，当纹理通过变化产生拉伸的时候，要使用哪种滤波来进行纹理的表现

Point ：点采样模式，屏幕像素会需找最近的贴图像素点，来作为输出，这种比较生硬，但是性能好，不抗锯齿。
Bilinear ：*双线性采样模式， 采用最近的4个像素来做线性插值，有平缓的过渡。可以解决贴图放大的问题，但是贴图缩小依然有锯齿。 缩小可以用mip-map来解决。
Trilinear ：三线性采样模式，可以比较好的解决贴图缩小和放大。
缺点：牺牲了性能，像素处理速度变慢，贴图大小增加1/3。
优点：画面好，GPU可以根据光栅化结果导入一层MIP-MAP到显存中，减轻硬件负担，综合起来，能弥补像素处理的速度。

MipMap

将纹理按照不同等级进行缩放,查找纹理像素时根据缩放等级到对应的mipmap里进行采样。

立方体贴图 CubeMap

立方体6个面的贴图。常用在环境光照（环境球）

凹凸贴图 Displacement Mapping

法一：高度纹理：用一张图记录高度信息然后做表面位移和法线修改。
法二：法线纹理Normal：用一张图记录法线来模拟高光的效果。

位移贴图 Displacement Mapping

2. uv 坐标

什么是 uv 坐标？
uv 坐标首先是一个二维坐标，水平方向是U，垂直方向是V，而坐标用来确定一个位置，uv 就是用来确定一个纹素在某张纹理上的位置。

uv 坐标的范围是多少？
纹理的大小各异，希望能用同一个范围内的坐标来表示所有大小的纹理的 uv 坐标，所以 uv 坐标通常是归一化后的坐标，区间在[0,1]。

如何获得 uv 坐标，或者说 uv 坐标存放在哪里？
uv 坐标是存放在顶点数据中的。在模型中，每一个顶点有一个属性，表示uv坐标。在3d游戏中，3d建模人员在建模软件中完成顶点绑定纹理坐标的操作。

纹理采样是什么意思？
给定一个 uv 坐标和一张纹理，获得这张纹理在 uv 坐标处的纹素的颜色值。这个过程就是纹理采样。

uv 坐标会超过取值范围吗？
通常存储在模型顶点中的 uv 坐标都在 [0,1] 区间内。但是在进行纹理采样时，传入的 uv 却不一定，这是因为我们可以在 着色器内对 uv 进行各种计算。
在进行纹理采样时，如果接受到一个 不在 [0, 1] 区间的纹理坐标时，如何确定该返回哪个纹素，由纹理的“平铺模式Wrap Mode”确定。在 Unity 中，纹理的“平铺模式”通常由引擎开发选项进行设置。

3. shader中实现纹理采样：

2D纹理采样

//属性声明
 _MainTex ("MainTex", 2D) = "white" {
    
    }

// 输入参数
uniform sampler2D _MainTex; float4 _MainTex_ST;  //纹理名_ST，可以通过这个变量获得纹理的缩放(.xy)和平移值(.zw)

 // 纹理采样
 float3 diffuse = tex2D(_MainTex, i.uv);

CubeMap采样

设置TextureShape为“Cube”

//属性声明
_Cubemap("环境球", Cube) = "_Skybox" {
    
    }

// 输入参数
uniform samplerCUBE _Cubemap;

//采样Cubemap   _CubemapMip为Mip值
float3 vrDirWS = reflect(-vDirWS, nDirWS);
float3 var_Cubemap = texCUBElod(_Cubemap, float4(vrDirWS, _CubemapMip)).rgb;

法线贴图Normal

法线纹理的思想是取代对三角面上的顶点法线进行插值，而是简单的通过从纹理中取样来获取法线方向。
设置TextureType为“Normal map”

 //属性声明 bump
  _NormTex	("RGB:法线贴图", 2D)= "bump" {
    
    }

// 输入参数
 uniform sampler2D _NormTex;

// 采样并解码nDirTS
float3 nDirTS = UnpackNormal(tex2D(_NormalMap, i.uv0)).rgb;
构造TBN矩阵，计算nDirWS
float3x3 TBN = float3x3(i.tDirWS, i.bDirWS, i.nDirWS);
//获得切线空间转世界空间下的法线方向
float3 nDirWS = normalize(mul(nDirTS, TBN));