探索高级纹理技术：环境映射与反射
背景简介
在三维图形编程中，纹理映射是提升场景真实感的关键技术之一。本章探讨了三种高级的纹理技术，这些技术不仅能够显著提高场景的真实感，还是构建更复杂特效的基础。我们将详细探讨如何使用环境贴图来模拟反射，使用法线贴图创造更复杂的光照效果，以及如何利用渲染到纹理技术动态更新纹理。
立方体贴图
立方体贴图（Cube Mapping）是一种用于存储和检索六个纹理的技术，这些纹理被想象为围绕某个坐标系统的中心轴对齐的立方体的六个面。在Direct3D中，立方体贴图是通过 IDirect3DCubeTexture9 接口来表示的，每个面都对应一个方向，并使用 D3DCUBEMAP_FACES 枚举类型来标识。立方体贴图的一个重要应用是环境映射，通过从六个方向拍摄场景的照片，可以创建出一个包含整个环境的纹理贴图。这些图片存储为立方体贴图后，可以用来为场景中的对象提供更加真实的反射效果。
环境映射
环境映射是一种使用立方体贴图来模拟场景中对象表面反射的技术。通过将立方体贴图应用到一个对象上，可以创造出物体表面反射环境的错觉。在Direct3D中，使用立方体贴图涉及创建一个 IDirect3DCubeTexture9 对象，并通过 texCUBE 函数在着色器中采样立方体贴图。环境映射通常用于模拟金属、玻璃等反射性较强的表面。
实际应用
天空球体
天空球体（Sky Sphere）是一种用来模拟天空和远处景观的技术，通常用于室外场景中。天空球体通过将环境贴图应用于球体表面，创造了一种环绕整个场景的天空和山脉的错觉。不同于使用球形映射的技术，立方体贴图不会在球体的极点产生奇点，从而避免了视觉上的失真。
反射效果
在本章的演示案例中，除了使用环境映射来创建天空球体，还展示了如何使用环境贴图为任意对象创建反射效果。通过计算从眼睛到物体表面点的反射向量，然后使用这个向量来采样环境贴图，可以模拟出物体表面的反射。这种技术的实现不需要实时渲染来计算立方体贴图的图像，而是可以通过预先生成的艺术家制作的纹理图像来完成。
总结与启发
通过本章的学习，我们不仅了解了如何使用环境贴图来近似反射和使用立方体贴图来创建详细的光照效果，还学会了如何在运行时更新纹理。这些技术的学习对于提升三维图形的真实感至关重要。同时，我们也认识到了Direct3D和D3DX库在实现这些效果时的便利性。
在未来，随着图形硬件的发展和渲染技术的不断进步，我们可以期待这些基础技术会被进一步拓展，用于创造更加复杂和逼真的视觉效果。对于有兴趣深入研究这些技术的读者，建议动手实践这些技术，并尝试将它们应用到自己的项目中去。此外，对于希望继续深入了解图形编程的读者，可以探索更多关于光照模型和材质属性的相关书籍和资源。