记录：纹理映射（一）
1. 二维纹理映射：
① 整体流程：
（1）指定纹理坐标：为几何体的每个顶点绑定二维UV坐标，告诉GPU“纹理图像的哪个像素对应顶点颜色”；
1. 顶点与纹理的映射关系：纹理坐标是二维向量，范围通常为[0,1]，对应纹理图像的左上角（0，0）到右下角（1，1），每个顶点对应一个纹理坐标，实现“顶点->纹理像素”的映射。
2. geom->setTexCoordArray(0, 纹理坐标数组)：将纹理坐标数组关联到几何体的纹理单元0【OSG不支持"非多重纹理"，必须指定纹理单元(单个纹理用0即可)，这是和早期OpenGL的重要区别】。
（2）加载纹理数据：将图像文件加载到内存，关联到纹理属性对象，准备上传到GPU；
// 读取图像
osg::ref_ptr image = new osg::Image;
image->setFileName("tree.rgb");
// 将图像关联到Texture2D对象
osg::ref_ptr tex = new osg::Texture2D;
tex->setImage(image.get());
// 优化内存：创建GPU纹理后释放CPU端的Image
tex->setUnRefImageDataAfterApply(true); 1. setFileName，指定图像文件路径，OSG会通过数据库插件自动加载图像数据到内存；
2. osg::Image是OSG管理图像像素数据的核心类，支持加载RGB、PNG等多种格式的图像文件；
3. osg::Texture2D继承自osg::StateAttribute，是OSG管理OpenGL二维纹理的核心类，它会在第一次渲染时，将image的像素数据上传到GPU，创建OpenGL纹理对象；
4. tex->setImage(image.get())，将CPU端的Image像素数据关联到GPU端的Texture2D对象，建立“CPU图像->GPU纹理”的映射；
5. tex->setUnRefImageDataAfterApply(true);在OpenGL纹理创建完成后，释放Texture2D对Image的引用，减少CPU端内存占用(GPU已经保存了纹理数据，如果CPU端的Image不再需要使用该纹理就可以调用该函数。)
（3）将纹理属性关联到StateSet，开启纹理模式，让GPU正确应用纹理。
1. state->setTextureAttribute(0, tex.get());：将纹理属性tex关联到StateSet的纹理单元0；
2. OSG在渲染时：先把StateSet中纹理单元0的Texture2D上传到GPU的纹理单元0；再读取geom中纹理单元0的UV坐标，从GPU纹理单元0中采样颜色；
2. 多重纹理采样
① 特点：允许同时将多张纹理图像按顺序叠加到同一个多边形上，是“多通道”纹理映射，每个纹理对应一个“纹理单元”，前一个纹理的输出作为后一个纹理的输入，最终合成复杂效果；
② 关键原理：
GPU内部有多个独立的“纹理单元”（如0、1、2......），每个单元负责处理一张纹理的采样与计算，多重纹理的流程是：纹理单元0采样第一张纹理，输出颜色，纹理单元1以单元0的输出作为输入，采样第二张纹理并叠加，后续纹理单元依次处理，直到所有单元完成，最终输出叠加后的颜色，作为最终的像素颜色。
③ 注意事项：
（1）纹理单元与坐标必须一一对应：如果单元号不匹配，GPU无法正确采样纹理，导致纹理失效或覆盖；
（2）不同纹理单元不能复用纹理对象：每个纹理单元必须绑定独立的osg::Texture2D对象，否则后绑定的纹理会覆盖前一个，导致多重纹理叠加失效；
【技术上，同一个Texture2D对象绑定多个单元，意味着所有单元采样同一张图，失去了“多重”的意义，关键点应该是：每个纹理单元需要关联独立的纹理图像数据。】
（3）纹理模式需显式开启：每个纹理单元对应的GL_TEXTURE_2D模式需显示开启（通过setTextureAttributeAndModels的ON参数），否则纹理单元不会被激活；
（4）注意纹理叠加顺序：根据效果需求调整顺序。
3. MipMap纹理映射
① 背景：在动态场景（如飞行模拟器、游戏）中，当纹理快速远离相机时，会出现两个严重问题：
（1）纹理闪烁/抖动：高分辨率纹理被急剧缩小到单个像素时，相邻像素的颜色差异会导致采样时出现明显的颜色跳变，画面产生闪烁；
【颜色跳变本质：高分辨率纹理缩到屏幕单个像素时，GPU需要从多个纹理像素中选一个作为屏幕像素的颜色，由于相邻帧采样的纹理像素颜色差异大，屏幕像素的颜色就会快速跳变，视觉上就是闪烁。Mipmap的解决逻辑：预先生成小尺寸的模糊版纹理，当物体远处时，GPU直接采样这个纹理的单个像素，这个纹理是平滑模糊的，相邻帧采样的颜色差异极小，就不会跳变了。】
（2）渲染效率低下：远处的物体只需要低分辨率的纹理细节，但GPU仍在采样高分辨率纹理，浪费显存带宽和计算资源。
② 原理：预先生成一系列分辨率递减、尺寸为2的幂次的纹理图像集合（称为MipMap层级），从原始分辨率（层级0）到1*1（层级N），每个层级的尺寸是上一层的1/2（宽度和高度都减半，面积为上一层的1/4），当物体远离相机时，GPU会自动选择最匹配的MipMap层级。
③ Mipmap使用setGenerateMipmap告诉OSG/OpenGL自动生成全部的Mipmap层级，只需要提供原始图（第0层）。
④ 注意事项：
（1）纹理尺寸必须是2的幂次：因为每次层级减半后必须是整数，建议：提前将纹理编辑为2的幂次尺寸，避免OSG自动缩放导致的性能损失【自动缩放到2次幂的函数：tex->setResizeNonPowerOfTwoHint(true);】；
（2）层级数据的顺序必须正确：必须按“层级从大到小的顺序存放层级数据（层级0是最高分辨率）”，同时偏移地址的记录必须准确，否则GPU会读取错误的像素数据，导致纹理显示异常；
（3）OSG函数调用顺序不能颠倒：必须先调用setImage设置像素数据，再调用setMipmapLevels设置层级偏移，如果顺序颠倒，osg::Image会因为没有像素数据而无法关联层级偏移，导致Mipmap失效；
（4）内存与性能的权衡：Mipmap会增加纹理的内存占用（总内存是原始纹理的4/3，因为各层面积之和是W*H+W*H/4+W*H/16+...=W*H*(4/3)），但提升的视觉质量和渲染效率通常远大于内存增加的代价，尤其是在动态场景中。
（5）配合合适的过滤模式：Mipmap需要配合过滤模式才能实现平滑过渡，在OSG中通过osg::Texture2D::setFilter设置，其中MIN_FILTER是纹理缩小（远处）时的过滤模式，MAG_FILTER是纹理放大（近处）时的过滤模式。
4. TextureRectangle纹理映射
① TextureRectangle是二维纹理类型，本质是“无单位化坐标的矩形纹理”，它和Texture2D同属二维纹理，但设计目标完全不同：
（1）Texture2D是为了高效的纹理采样、重复平铺、多级渐远(Mipmap)而设计，适合游戏、3D建模等场景；
（2）TextureRectangle是为了像素级精确访问、任意分辨率输入而设计，适合视频处理、相机图像采集等场景。
② 两个二维纹理的核心区别：
（1）纹理坐标：单位化vs像素级
1. Texture2D：纹理坐标必须单位化（范围0~1），超出范围的坐标按照环绕方式来处理，例如纹理大小为1024*512时，坐标（0.5,0.5）对应纹理中心（512*256位置）；
2. TextureRectangle：纹理坐标不需要单位化，直接使用像素尺寸作为坐标范围，例如纹理大小为513*1025时，坐标（256，512）直接对应纹理的第256列，第512行像素，TextureRectangle无需将坐标除以纹理宽高转为0~1，更直观易用；
（2）纹理大小：2的幂vs任意尺寸
1. Texture2D：传统要求是2的n次方，仅当显卡支持ARB_non_power_of_two或OpenGL2.0后，才支持非2的幂尺寸；
2. TextureRectangle：纹理大小完全任意，直接处理相机原始输入。
③ 使用限制：
（1）纹理环绕方式：仅支持CLAMP、CLAMP_TO_EDGE或CLAMP_TO_BORDER，不支持REPEAT，原因：TextureRectangle的坐标是像素级的，重复平铺没有实际意义；
【REPEAT模式：当纹理坐标超出0~1范围时，仅保留坐标的小数部分作为采样坐标，整数部分对应纹理重复的次数。】
（2）纹理滤波：仅支持NEAREST或LINEAR，不支持Mipmap，原因：Mipmap需要生成不同分辨率的纹理层级，而TextureRectangle面向“原始分辨率的像素级访问”，Mipmap的降采样会破坏像素精度；
（3）不支持纹理边框：无法设置纹理边框，原因：TextureRectangle聚焦于“精确的像素级访问”，边框功能不符合其设计目标。
④ 注：TextureRectangle是OpenGL早期为了解决NPOT（任意尺寸）纹理和像素精确访问而引入的临时扩展，自OpenGL2.0引入ARB_non_power_of_two对NPOT纹理的核心支持后，Texture2D已经胜任所有工作，且功能更全面（支持Mipmap等），因此，在新项目中，更多的是使用Texture2D和setTesizeNonPowerOfTwoHint(false)。
5. osg::TexGen自动生成纹理坐标
① 原因：手动为每个顶点指定纹理坐标是常见的方式，但有些场景下手动指定效率低下或无法实现：
（1）动态效果：比如物体移动时的轮廓线、光泽反射，纹理坐标需要随视角/物体位置动态变化；
（2）复杂映射：比如球面环境反射、立方图纹理，手动计算纹理坐标非常复杂；
（3）简化开发：对于简单的平面映射、轮廓线效果，自动生成代码可以减少代码量，避免重复劳动。
② 不同的生成纹理坐标的方法有不同的用途，几种自动生成纹理坐标的模式：
（1）OBJECT_LINEAR（物体空间线性映射）
1. 原理：基于【物体局部坐标系】生成纹理坐标，纹理坐标与物体的位置、旋转无关，始终与物体保持相对固定；
2. 适用场景：当纹理需要【贴在物体表面，随物体移动而移动】时使用；
3. 关键参数：需要指定【参考平面】（通过setPlane设置），纹理坐标是顶点在该平面的投影值。
（2）EYE_LINEAR（视觉空间线性映射）
1. 原理：基于相机（视角）坐标系生成纹理坐标，纹理坐标随相机视角变化而动态更新。
2. 适用场景：需要【随视角变化的动态效果】时使用。
（3）SPHERE_MAP（球面环境贴图）
1. 原理：自动生成球面映射的纹理坐标，模拟物体反射周围球面环境的效果（如金属球反射天空、周围物体）；
2. 适用场景：需要【球面环境反射】的场景。
（4）NORMAL_MAP（立方图纹理映射）
1. 原理：基于顶点法线生成立方图纹理坐标，用于立方图环境映射（如天空盒、全景环境反射）；
2. 适用场景：需要【全景环境反射】的场景，例如：室内场景的墙面反射窗外环境。
（5）REFLECTION_MAP（球面环境纹理映射）
1. 原理：与SPHERE_MAP类似，也是生成球面反射的纹理坐标，但精度更高，支持更复杂的环境反射计算；
2. 使用场景：需要【高精度球面反射】的场景，例如：珠宝、金属制品的逼真反光效果。
③ TexGen对每个顶点做的事：
（1）取顶点在物体局部坐标系中的(x,y,z,w)值；
（2）按平面公式计算S=z，T=y得到纹理坐标；
（3）把(S,T)传给GPU用于纹理采样。
texGen->setMode(osg::TexGen::OBJECT_LINEAR);
texGen->setPlane(osg::TexGen::S, osg::Plane(0.f, 0.f, 1.f, 0.f)); // S = 0*x + 0*y + 1*z + 0*w = z
texGen->setPlane(osg::TexGen::T, osg::Plane(0.f, 1.f, 0.f, 0.f)); // T = 0*x + 1*y + 0*z + 0*w = y【注：持续优化中......】
