4.1 贴图种类

请简要介绍一下项目中用到的材质相关的贴图种类及其作用。

问题分析

在实际项目中，为了达到千变万化的艺术效果，我们会使用图形数据——贴图。随着贴图的增加，美术可以制作出更多变的效果，但过多的贴图也会增大内存的负荷。因此，贴图的选取是一个权衡的结果，要能在程序运行效率允许的情况下，给美术最大的发挥空间。

贴图主要分为两大类：图像贴图和计算贴图。这两种类型最大的区别在于，图像贴图通常是由艺术家来绘制的，用于表现物体的性状；计算贴图则用来辅助计算，以求达到特殊效果，通常由数学算法生成。

下面以Unity-Chain为例，一起来看一下常用的贴图。

固有色贴图

固有色贴图（Diffuse）是物体在白色阳光下所呈现的固有颜色。固有色，可以准确地控制色相，使角色呈现一个合理的饱和度。固有色贴图也能体现模型的一部分质感，如图4.1所示。

透明贴图

透明贴图（Alpha）是一张只由黑白像素构成的灰度图，通常使用它来实现磨砂或半透明效果。在这种图中，纯黑色代表全透明，纯白色代表不透明。

由于透明贴图是只占有一个通道的灰度图，因此有时也将固有色贴图的A通道用来存储透明贴图。当然如果有其他贴图的闲置通道，也可以在一起合并使用。

由于像素精度的问题，在使用透明贴图时，有时会有半个像素的白边或者是白色锯齿。常规的解决方法是调整半透明物体的边缘羽化，在材质中调整透明裁切（AlphaCutOff），只有贴图的透明度大于AlphaCutOff时才可以绘制。

AO贴图

AO贴图（Ambient Occlusion）也被称为环境光吸收贴图，主要用来制作模型的阴影。为了不受外界光照变换的影响，AO贴图采用“吸收”光线的计算方法，模拟全局光照效果来改善阴影的细节。使用这种技术可以优化墙角阴影浅淡、缝隙阴影发虚等问题，以加强明暗对比，增加空间的层次，在灯光复杂的场景中比较有用。

因为AO贴图不受光照角度的影响，所以可以认为几乎是静态效果。为了节省贴图占用的内存，在不做其他用途时，可以在Photoshop中将AO贴图与固有色贴图合并为一张。

高度贴图

高度贴图（Height Map）是一个记录物体表面高度的灰阶图，黑色代表高度的最小值，白色代表最大值。它主要用于加强法线贴图的表现效果，例如视差技术或浮雕效果。高度贴图也常用于地形的控制。在地形编辑器中，编辑出的山谷和地形起伏都存储在高度图中。当生成地形高度图时，设计者可以将不同高度的区域分通道存储以保证精度。

大多数情况下，在用作常规表面高度变化时，高度贴图都会被转化为法线贴图，以提高运行效率。

法线贴图

法线贴图（Normal Map）作为模型表面的扩展，包括了模型像素点的高度值。它是次时代游戏的标配，可以模拟起伏的或不规则的表面，如图4.2所示。它虽然会大幅增加渲染时间，但能够使几千面的模型拥有几万，甚至几十万面的视觉效果。另一方面，它虽然不会更改模型形状，却可以精确地表现模型表面的光照细节，大大降低了运算消耗。

法线贴图是RGB贴图，红色通道编码法线方向的左右轴，绿色通道编码法线方向的上下轴，蓝色通道编码垂直深度。一般来说，法线贴图是在切空间下，直接把高度图（Height Map）转换成一张法线图（Normal Map）。使用常见的3D模型工具都可以制作法线。

高光贴图

高光贴图（Specular）主要用来控制模型的质感。皮具、布料、金属的高光表现各不相同，即使是相同的材料也会因为磨损程度的不同而呈现不同的高光效果，这些细微的差别都可以通过高光贴图体现出来。

自发光贴图

自发光贴图（Glow）用来标定模型发光的区域。贴图的白色区域渲染为完全发光，黑色区域则保持原样，灰色区域渲染为部分自发光。需要注意的是，自发光区域不应受灯光的影响和阴影的影响。

反射贴图

反射贴图（Reflection）标注在有光泽物体表面反射的效果。为了使反射贴图获得较好的渲染效果，贴图应具有较高的分辨率。

渐变贴图

渐变贴图（Ramp）常用来辅助计算光照角度引起的不同变化。通过创建高度自定义的渐变，或使用双向反射贴图，可以模拟复杂的光照效果。

噪声贴图

噪声贴图（Noise）是通过噪声函数计算出的贴图，如图4.3所示。通过调整混合算法，它可用于模拟云朵、火焰等自然现象，或者大理石、木材等天然材质。我们可以使用Noise Graph软件生成需要的噪声图。在此软件中，我们可以生成数值噪声、梯度噪声，以及数值+梯度噪声。

总结

虽然本文提及了很多贴图，但项目中并不需要全部使用。次时代模型通常会使用固有色贴图、法线贴图、高光贴图和自发光贴图。最常用的贴图主要是固有色贴图、法线贴图和渐变贴图。

扩展问题

模型的贴图是越多越好吗（[:texturemore]）？