《Unity着色器和屏幕特效开发秘笈（原书第2版）》一2.9　打包和混合纹理

本节书摘来自华章出版社《Unity着色器和屏幕特效开发秘笈（原书第2版）》一书中的第2章，第2.9节，作者 [英]艾伦朱科尼（Alan Zucconi） [美]肯尼斯拉默斯（Kenneth Lammers），更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看

2.9　打包和混合纹理

纹理不仅在存储许多像素颜色数据的时候非常有用，同时还可以用来存储x和y方向的一堆像素集合以及其RGBA通道。可以将几个图像打包成一个RGBA纹理，然后通过着色器代码来提取每一个R,G,B,A组件作为单独的纹理。
将几个独立的灰度图像打包成一个RGBA纹理的例子如下图所示：

为什么要打包呢？在你的游戏中，纹理要占据一大部分的存储空间。但是如果能将多个纹理打包成一个，就可以相当程度地减少这一部分的存储空间。
任何一个灰度纹理都可以打包成另外一个彩色纹理的RGBA通道中的一个。这个说法可能刚开始听起来有点难懂，但是在这一节中我们会创建一个使用打包过的纹理的例子。
另外一个可能需要用到打包纹理的场景是，你想把数种纹理混合之后涂在一个表面上。这种需求通常出现在地形类的着色器上，此时你往往需要很好地将数种纹理混合到一起。这一节中用到的四纹理混合地形着色器可能会对你有所帮助。
2.9.1　准备工作
首先在Shaders文件夹中创建一个新的着色器文件，然后为该着色器创建一种新的材质。命名规范完全取决于你自己，所以可以自己想个好用的名字。
准备好着色器和材质之后，再创建一个场景用来测试着色器。
你可能还需要准备好想混合到一起的四种纹理。可以随便找出四种纹理，但是要想让地形看起来酷炫的话，可以按照草皮、泥土、碎石和石块准备四种纹理。
本节例子中用到的纹理可以在本书附带的资源文件中找到。
最后还需要一个用来打包这些灰度图像的混合纹理。这个混合纹理中混合了四种基础纹理，通过这个混合纹理我们可以清楚地看到它呈现在物体表面的样子。
可以使用一些非常复杂的混合纹理来创建一些非常拟实的地形来，如下图所示：

2.9.2　操作步骤
按照下面的步骤来理解如何通过输入代码来使用打包的纹理：

需要给Properties代码块添加一些属性。需要5个sampler2D纹理或对象以及2个颜色属性：

然后需要创建SubShader{}代码块，用来接受在Properties代码块中创建的属性的值：

现在我们已经有了自己的纹理属性，而且已经把这些属性值传给了SubShader{}函数。为了能够修改每种子纹理的成分比例，需要修改Input结构，以便可以使用每一种纹理的嵌入比例和偏移参数：

4. 在surf()函数中，得到纹理信息，然后将其存储在对应的变量中，以便后续使用：

5. 使用lerp()函数来将纹理混合。该函数接受三个参数，即lerp(value : a, value : b, blend: c)。lerp函数会将两种纹理按照最后一个浮点数参数指定的比例进行混合：

6. 最后，将混合纹理乘以颜色嵌入值，然后使用红色通道来判断两个不同的地形嵌入颜色应该在哪里：

嵌入四种纹理之后创建出来的地形如下图所示：

2.9.3　工作原理
这里看起来又有了几行新代码，但是混合纹理背后的原理其实非常简单。为了混合纹理，需要使用CgFX标准库中内建的lerp()函数。通过这个函数可以将第一个参数和第二个参数按照第三个参数指定的比例进行混合：
函　　数描　　述
lerp(a,b,f) 该函数使用如下方式线性插值：
( 1 – f ) a + b f
这里的a和b是向量或者标量。f参数可以是一个与a和b相同类型的标量或者向量

所以，如果想要找到1和2之间的中间值，可以使用lerp()函数，并且将第三个参数指定为0.5，这样lerp()函数就会返回其中间值1.5。这个函数非常适用于混合纹理的场景，因为每一个RGBA通道的纹理都是浮点型的数值，范围是0到1。
在着色器中，我们从混合纹理中取一个通道，然后用该通道来存放lerp()函数的输出值。例如我们取了草皮纹理和泥土纹理，使用了混合纹理中的红色通道，将其填充到lerp()函数。通过这种方式表面的每一个像素就会得到正确的混合颜色。
下图展示了一个更加可视化的使用lerp （）函数混合的例子：

着色器代码只是使用了混合纹理的四个色值通道以及所有的颜色纹理来创建最终的混合纹理。最后的纹理可以作为我们乘以漫反射光照的基础颜色。