D3D12渲染技术之纹理坐标

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Direct3D使用纹理坐标系，该坐标系包含一个水平延伸到图像的u轴和一个垂直于图像运行的v轴。 坐标（u，v）使得0≤u，v≤1，纹理上称为纹理像素的元素。 请注意，v轴在“向下”方向上为正（见下图）。 另外，请注意使用的归一化坐标间隔[0,1]，因为它为Direct3D提供了与维度无关的范围；例如，无论实际纹理尺寸是256×256，512×1024还是2048×2048像素，（0.5,0.5）总是指定中间纹理像素。 同样地，（0.25,0.75）将纹理元素识别为水平方向上总宽度的四分之一，以及垂直方向上总高度的四分之三。 目前，纹理坐标始终在[0,1]范围内，但稍后我们将解释当您超出此范围时会发生什么。

上图就是纹理坐标系，有时称为纹理空间。

左边是三维空间中的三角形，右边是我们在纹理上定义一个2D三角形，它将被映射到3D三角形上。
对于每个3D三角形，我们要在纹理上定义一个相应的三角形，以映射到3D三角形上（参见上图）。 设p0，p1，
p2是具有各自纹理坐标q0，q1和q2的3D三角形的顶点， 对于3D三角形上的任意点（x，y，z），其纹理坐标（u，
v）通过相同的s，t参数在3D三角形上线性插值顶点纹理坐标而找到，也就是说，如果

这样，三角形上的每个点都有一个相应的纹理坐标。
为了实现这一点，我们再次修改我们的顶点结构，并添加一对纹理坐标，用于标识纹理上的一个点， 现在每个3D顶点都有一个相应的2D纹理顶点。 因此，由三个顶点定义的每个3D三角形也在纹理空间中定义2D三角形（即，我们已经为每个3D三角形关联了2D纹理三角形）。

struct Vertex
{
  DirectX::XMFLOAT3 Pos;
  DirectX::XMFLOAT3 Normal;
  DirectX::XMFLOAT2 TexC;
};
std::vector<D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC> mInputLayout =
{
  { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0,
   D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA, 0 },
  { "NORMAL", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 12, 
   D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA, 0 },
  { "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT, 0, 24, 
   D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA, 0 },
};

请注意，在上图中，我们将整个纹理图像映射到立方体的每个面上。 我们只能将纹理的子集映射到几何体上， 实际上，我们可以在一个大的纹理贴图上放置几个不相关的图像（这称为纹理图集），并将其用于几个不同的对象（见下图）， 纹理坐标将决定纹理的哪个部分映射到三角形。

在一个大纹理上存储四个子纹理的纹理图集， 设置每个顶点的纹理坐标，以便将纹理的所需部分映射到几何体上。纹理图集在引擎中使用的非常多，比如Unity引擎和UE4引擎在UI上就是用图集优化内存加载。