轉載自：http://www.cnblogs.com/cxrs/archive/2009/10/18/JustAProgramer.html

1、?為什么在紋理采樣時需要texture filter（紋理過濾）。

我們的紋理是要貼到三維圖形表面的，而三維圖形上的pixel中心和紋理上的texel中心并不一至（pixel不一定對應texture上的采樣中心texel），大小也不一定一至。當紋理大于三維圖形表面時，導至一個像素被映射到許多紋理像素上;當維理小于三維圖形表面時，許多個象素都映射到同一紋理。

當這些情況發生時，貼圖就會變得模糊或發生錯位，馬賽克。要解決此類問題，必須通過技術平滑texel和pixel之間的對應。這種技術就是紋理濾波。

不同的過濾模式，計算復雜度不一樣，會得到不同的效果。過濾模式由簡單到復雜包括：Nearest Point Sampling（最近點采樣），Bilinear（雙線性過濾）、Trilinear（三線性過濾）、Anisotropic Filtering（各向異性過濾）。

在了解這些之前，有必要了解什么是MipMap和什么時各向同性，各向異性。

2、?什么是MipMap?

Mipmap由Lance Williams?在1983的一篇文章“Pyramidal parametrics”中提出。Wiki中有很詳細的介紹(http://en.wikipedia.org/wiki/Mipmap?) .?比如一張256X256的圖，在長和寬方向每次減少一倍，生成：128X128,64X64,32X32,16X16,8X8,4X4,2X2,1X1，八張圖，組成MipMap,如下圖示。

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Mipmap早已被硬件支持，硬件會自動為創建的Texture生成mipmap的各級。在D3D的API：CreateTexture中有一個參數levels，就是用于指定生成mipmap到哪個級別，當不指定時就一直生成到1X1。

3、?什么是各向同性和各向異性？

當需要貼圖的三維表面平行于屏幕(viewport)，則是各向同性的。當要貼圖的三維表面與屏幕有一定角度的傾斜，則是各向異性的。

也可以這樣理解，當一個texture貼到三維表面上從Camera看來沒有變形，投射到屏幕空間中后U方向和V方向比例仍然是一樣的，便可以理解成各向同性。反之則認為是各向異性。

4、?Nearest Point Sampling（最近點采樣）

這個最簡單，每個像素的紋理坐標，并不是剛好對應Texture上的一個采樣點texel，怎么辦呢？最近點采樣取最接近的texel進行采樣。

當紋理的大小與貼圖的三維圖形的大小差不多時，這種方法非常有效和快捷。如果大小不同，紋理就需要進行放大或縮小，這樣，結果就會變得矮胖、變形或模糊。

5、?Bilinear（雙線性過濾）

雙線性過濾以pixel對應的紋理坐標為中心，采該紋理坐標周圍4個texel的像素，再取平均，以平均值作為采樣值。

雙線性過濾像素之間的過渡更加平滑，但是它只作用于一個MipMap Level,它選取texel和pixel之間大小最接近的那一層MipMap進行采樣。當和pixel大小匹配的texel大小在兩層Mipmap level之間時，雙線性過濾在有些情況效果就不太好。于是就有了三線性過濾。

6、?Trilinear（三線性過濾）

三線性過濾以雙線性過濾為基礎。會對pixel大小與texel大小最接近的兩層Mipmap level分別進行雙線性過濾，然后再對兩層得到的結果進生線性插值。

三線性過濾在一般情況下效果非常理想了。但是到目前為止，我們均是假設是texture投射到屏幕空間是各向同性的。但是當各向異性的情況時，效果仍然不理想，于是產生了Anisotropic Filtering（各向異性過濾）。

7、?Anisotropic Filtering（各向異性過濾）

先看效果，左邊的圖采用三線性過濾，右邊的圖采用各向異性過濾。

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??? 各向同性的過濾在采樣的時候，是對正方形區域里行采樣。各向異性過濾把紋理與屏幕空間的角度這個因素考慮時去。簡單地說，它會考濾一個pixel(x:y=1:1)對應到紋理空間中在u和v方向上u和v的比例關系，當u:v不是1:1時，將會按比例在各方向上采樣不同數量的點來計算最終的結果(這時采樣就有可能是長方形區域)。

我們一般指的Anisotropic Filtering(AF)均是基于三線過濾的Anisotropic Filtering，因此當u:v不為1:1時，則Anisotropic Filtering比Trilinear需要采樣更多的點，具體要采多少，取決于是多少X的AF,現在的顯卡最多技持到16X AF。

當開啟16X AF的時候，硬件并不是對所有的texture采樣都用16X AF，而是需要先計算屏幕空間與紋理空間的夾角(量化后便是上面所說的u:v)，只有當夾角大到需要16X時，才會真正使用16X.

如果想了解AF的實現原理，可以查閱此篇Paper: “Implementing an anisotropic texture filter”.?現在AF都是硬件實現，因此只有少數人才清楚AF就盡是怎樣實現了（其實細節我也沒搞清楚），其實完全可以由Pixel Shader來實現AF，當然性能和由硬件做是沒得比的。

8、?各過濾模式性能比較。

?下表是各種過濾模式采一個pixel需要sample的次數：

?	Sample Number
Nearest Point Sampling	1
Bilinear	4
Trilinear	8
Anisotropic Filtering?4X	32
Anisotropic Filtering?16X	128

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Anisotropic Filtering?16X效果最好，但是顯卡Performance會下降很多，當然也是測試你手中顯卡Texture Unit的好方法。如果你覺得你的顯卡夠牛，那么就把AA和AF都打到最高再試試吧：）

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轉載于:https://www.cnblogs.com/zengqh/archive/2012/12/30/2840009.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的纹理过滤模式中的Bilinear、Trilinear以及Anistropic Filtering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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