Tri-Planar-Mapping[三面映射]

为什么要用三面映射

首先说说为什么要用三面映射吧。在很多情况下会遇到uv不规范，甚至没有uv的模型(至少我遇到了没有uv的模型)，在这种情况下，如果还需要使用纹理映射，就需要生成合适的uv。
另外的，在对地形(Terrain)进行uv坐标的指定是效率非常低下的，因此针对地形进行纹理映射，推荐采样三面映射。
三面映射(Tri-Planar-Mapping)提供了一种基于世界坐标(WorldSpacePosition)生成uv坐标的方式，虽然不能完全正确的映射模型的uv，但在应用一些通用的材质时，有着不错的效果。

三面映射原理

三面映射需要解决的，其实就是将世界坐标映射到uv坐标对纹理进行采样。我们知道uv坐标是二维向量，而世界坐标是三维向量，所以需要一种方式，使用世界坐标对贴图采样。
一种思路是取世界坐标的xy，yz，xz分量分别对纹理进行采样，然后进行混合。
使用xy分量采样时，并没有把z分量考虑进去，如果只用这个结果的话，在具体模型上就会出现z方向的拉伸。使用yz分量同样如此。所以在最后进行结果混合时，需要一个比较合适的混合因子，这个混合因子能够说明在xyz方向的比例。
我们可以使用世界坐标下的法线(worldNormal)，这个法线点乘x轴向量(1,0,0)得到的结果能够反映该面在x方向的朝向比例，这个结果正好能作为偏向x方向的插值因子。在其它方向同理。有了这个思路，就可以进行代码操作了。

Unity Shader的实现（这里只演示颜色关键部分）：

//针对不同方向进行采样，并且获得对应朝向的mask进行插值
fixed4 SampleTextureAsWorld(float2 uvXY, float2 uvYZ, float2 uvXZ, fixed3 worldNormal){fixed4 colorXY = tex2D(_Albedo, uvXY);fixed4 colorYZ = tex2D(_Albedo, uvYZ);fixed4 colorXZ = tex2D(_Albedo, uvXZ);float maskX = abs(dot(worldNormal, fixed3(1,0,0)));float maskY = abs(dot(worldNormal, fixed3(0,1,0)));fixed4 finalColor = lerp(colorXY, colorYZ, maskX);finalColor = lerp(finalColor, colorXZ, maskY);return finalColor;
}
//片段着色器中非常容易：
fixed4 frag(v2f i):SV_TARGET{fixed3 worldNormal = normalize (i.worldNormal);return SampleTextureAsWorld(i.worldPos.xy, i.worldPos.yz, i.worldPos.xz, worldNormal);
}

使用UE4实现：

最后用一个简单的茶杯，随便上一张CC0的贴图预览效果：

法线

三面映射当然可以采样法线贴图啦，最后额外进行一个(0,0,1)的Mask就行了。

写在最后

建模不规范，材质两行泪（别再遇到那种没有uv的或者uv不规范的模型了）