教程：實時環境映射貼圖技術實時環境映射貼圖技術(Real-time Evironmnet Mapping)

如果你是個賽車游戲的愛好者，你一定玩過風靡全世界的賽車游戲《極品飛車：地下狂飚2

》 (Need For Speed : UnderGround2)。在這款游戲中，玩家扮演了一個靠賽車為生的地下飚

車手，在永遠是夜晚的城市中飛馳。這款游戲大量地運用了環境映射技術(Real-time

Evironmnet Mapping)，例如下過雨的公路上看到兩旁夜景的倒映、玩家車身上對周圍環境的真

實反射等等，這些都是環境映射技術的功勞。這種最酷、最華麗的特效現在已經被應用在大量

實時虛擬顯示游戲中，將來它也許會成為游戲中必不可少的元素。

環境映射貼圖技術最典型的應用就是車體的“流光”，這種現象在現實中非常普遍。當你

開著車行駛在滿是霓虹燈的街道上時，周圍的燈光會在車身上投射出一個光斑或光帶(前提是車

子洗得非常干凈)。當車子在街道上飛馳的時候，就好像一個個五彩的斑點在你的車體上流動，

產生非常炫目的效果。甚至當你和別的車子擦肩而過時，別的車子也會映射在你的車體上。

要實現環境貼圖映射首先需要一組環境信息。假設在場景里有一輛車(本文中將一直使用這

個的例子)，車的環境信息，即除車以外，你在車的位置上向四周看到的全部畫面。你用相機對

六個不同方向拍出六張照片，這樣就產生了一組環境信息。車上的每個象素都和這個環境信息

中的一個點有對應關系(也就是所謂的映射)。在最后渲染車時，需要把車身上每個環境對應點

與車體本身的效果做混合處理。

歸納起來要實現環境貼圖映射需要執行以下步驟：

A.創建環境貼圖

B.把場景中的物體渲染到環境貼圖上

C.渲染車體時，把原始貼圖和環境貼圖經過處理后最終渲染到屏幕上

準備好你的車子了嗎？你一定想馬上體驗一下給自己車子打上環境貼圖是什么感覺吧！不

過在動手之前，你還需要對相關知識有所了解，否則是很難找到正確方法的。

一、什么是環境貼圖？

在上面我用照相機作過比喻，在這個比喻中，那六張照片就類似一組環境貼圖，它們代表

了立方體的六個面。你可以想象一下，當你的眼睛處于這個立方體時，你會看到周圍所有的景

物，因此我們將面，每次繪制其中一個面，就要對場景中所有的景物進行一次渲染。這個過程的開銷是十分大

的。如果你的場景中某個物體上使用了環境映射，那么原來只需繪制一次的場景，就會增加6倍

的渲染消耗！如果一個游戲原來跑70幀，當繪制一個使用了環境映射的特效時，馬上降到了10

幀！這是一個相當可怕的數字！你也許會考慮：那么這項技術會不會因為開銷太大而失去使用

的價值？答案是不會的。以目前人類的智慧已經可以非常好的處理好環境映射的效率問題，所

以不必擔心，而且在后文中我們還會詳細講解這些方法。

三、如何使用Cube Map？

當你渲染好了貼圖坐標，下一步就是如何使用的問題了。要想將一張貼圖繪制到屏幕上，

就需要用坐標和模型的頂點進行對應。我們都知道，2D貼圖使用u、v兩個坐標來表示頂點對應

的貼圖坐標。而在Cube Map中，僅有2個量是無法表示一個點在立方體中的位置的，所以，Cube Map的貼圖坐標是由3個數的向量來表示的，你可以簡單把這個貼圖坐標對應的顏色理解為：從

盒子中心向這個3D向量方向前進直至與盒子相交，其交點的象素顏色值。比如你要讓場景中的一個球映射出周圍的環境，最簡單的做法是把球上每個點的它們稱為環境貼圖。
一般來說我們所使用的環境貼圖都是用立方體作參照，因此通常稱為立方體貼圖(Cube Map)。
每個Cube Map包含六個面，在DirectX中分別用+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z來表示，其每個面都在

水平和垂直平面上都覆蓋了90度的視角。

二、我們要如何操作這組Cube Map呢？

在DirectX 9中，分別使用了六個不同的標識來表示Cube Map中的各個面。這組標識叫

D3DCUBEMAP_FACES，其中的D3DCUBEMAP_FACE_POSITIVE_X就代表了Cube Map中以中心點為原點

的正X軸所指向的那個面，依此類推。而Cube Map的每一個面都是一個LPDIRECT3DSURFACE9對象

，當你需要對其中某個面進行某些操作時，就需要先調用GetCubeMapSurface函數來得到你所指

定的那個面(Surface)，然后像操作一般面一樣操作即可。而本文中將要對其進行的操作就是把

面作為渲染目標(Render Target)，把周圍環境中的景物全部繪制到這個Cube Map上。因為Cube Map在每個方向上有一個法線做為貼圖坐標傳給圖形處理芯片，這樣一來就能讓球具有金屬質感。不過，僅僅這樣簡單

對應的話，繪制出的圖將會和現實世界的映射有所出入。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的环境贴图的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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