如何进行UV坐标插值？

Question

如何进行UV坐标插值？

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我正在尝试给我的.md2模型应用纹理。我使用了Gouraud着色来着色它（底部/顶部平面三角形的标准算法），我必须使用类似的代码来处理纹理坐标U和V。但我不太明白如何插值它们。从我尝试过的结果来看，我的代码似乎只在边缘之间插值，而不是在它们之间插值。我错过了什么吗？谢谢。

这里颜色由u作为红色，v作为绿色和255作为蓝色形成（只针对底部平面三角形）：

 void Rasteriser::TfillBottomFlatTriangle(Vertex vertex1, Vertex vertex2, Vertex vertex3, COLORREF c1, COLORREF c2, COLORREF c3, HDC hdc)
    {
        float slope1 = (vertex2.GetX() - vertex1.GetX()) / (vertex2.GetY() - vertex1.GetY());
        float slope2 = (vertex3.GetX() - vertex1.GetX()) / (vertex3.GetY() - vertex1.GetY());

    //U and V
    float slope1U = (vertex2.GetU() - vertex1.GetU()) / (vertex2.GetY() - vertex1.GetY());
    float slope2U = (vertex3.GetU() - vertex1.GetU()) / (vertex3.GetY() - vertex1.GetY());

    float slope1V = (vertex2.GetV() - vertex1.GetV()) / (vertex2.GetY() - vertex1.GetY());
    float slope2V = (vertex3.GetV() - vertex1.GetV()) / (vertex3.GetY() - vertex1.GetY());

    float x1 = vertex1.GetX();
    float x2 = vertex1.GetX() + 0.5f;

    //U and V
    float x1U = vertex1.GetU();
    float x2U = x1U;

    float x1V = vertex1.GetV();
    float x2V = x1V;


    if (slope2 < slope1)
    {
        float slopeTmp = slope1;
        slope1 = slope2;
        slope2 = slopeTmp;

        float slopeTmpU = slope1U;
        slope1U = slope2U;
        slope2U = slopeTmpU;

        float slopeTmpV = slope1V;
        slope1V = slope2V;
        slope2V = slopeTmpV;

    }

    for (float scanlineY = vertex1.GetY(); scanlineY <= vertex2.GetY(); scanlineY++)
    {
        /* loop over each pixel of horizontal line */

        for (float xPos = ceil(x1); xPos < x2; xPos++)
        {

                float t = (xPos - x1) / (x2 - x1);
                float u = (1 - t) * x1U + t * x2U;
                float v = (1 - t) * x1V + t * x2V;
                COLORREF colour = _model.GetTexture().GetTextureValue((int)u, (int)v);
                SetPixel(hdc, (int)xPos, (int)scanlineY, colour);

        }
        // get new x-coordinate of endpoints of horizontal line 
        x1 += slope1;
        x2 += slope2;
        x1U += slope1U;
        x2U += slope2U;
        x1V += slope1V;
        x2V += slope2V;
    }

}

- Monica Hotea

在任何渲染问题中，发布一个图像通常比仅有文本描述更有帮助。由于您正在谈论渲染 .md2 模型，我假设这些顶点是 3D 场景的投影顶点？我假设您现在不关心透视正确插值？输入顶点是否按某种特定顺序排序？ - Michael Kenzel

@MichaelKenzel 我更新了我的帖子并加上了一张图片。首先，我只想应用纹理，然后再考虑透视校正是否有时间。顶点按升序排列。 - Monica Hotea

1

尝试将uv作为颜色输出，而不是采样。生成的图像将给您一个生成的想法。 - 3Dave

1

是的，我明白。关键是要将生成的UV视为颜色来查看。这是一种诊断技术，已经使用了几十年。 - 3Dave

@iliar 是的，我能看到。 - 3Dave

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- iliar · Answer 1

问题出在这里：

    //U and V
    float x1U = vertex1.GetU();
    float x2U = vertex1.GetU() + 0.5f;

    float x1V = vertex1.GetV();
    float x2V = vertex1.GetV() + 0.5f;

0.5 对于 UV 坐标来说太大了，这说明它是错误的。

我认为正确的方式应该是：

    //U and V
    float x1U = vertex1.GetU();
    float x2U = x1U;

    float x1V = vertex1.GetV();
    float x2V = x1V;

快速的合理性测试：对于初始的y，我们有x1U = Vertex1.u和x2U = Vertex1.u。对于最终的y，我们有x1U = Vertex2.u和x2U = Vertex3.u，我是对的吗？

我认为发生的事情是每个三角形包含了你的纹理的一半，我认为我们可以在图片中看到它。

编辑：我用Python实现了同样的算法，并得到了预期的结果：

import numpy as np

p = np.array([[0,0],
              [-5,10],
              [10,10]],dtype=np.float)

uv = np.array([[0.1,0.6],
               [0.2,0.5],
               [0.3,0.4]])

slope = (p[[1,2],0] - p[0,0])/(p[[1,2],1] - p[0,1])

slope_uv = (uv[[1,2],:] - uv[0,:])/(p[[1,2],1] - p[0,1]).reshape(-1,1)

x1 = p[0,0]
x2 = p[0,0] + 0.5

uv1 = uv[0,:]
uv2 = np.copy(uv1)

result = []

for scanY in range(int(p[0,1]),int(p[1,1])):
    for x in range(int(np.ceil(x1)),int(x2)):
        t = (x-x1)/(x2-x1)
        u = (1-t) * uv1 + t * uv2
        result.append((x,scanY,u[0],u[1]))
    x1 += slope[0]
    x2 += slope[1]
    uv1 += slope_uv[0,:]
    uv2 += slope_uv[1,:]

#%%
R = np.array(result,dtype=float)
from matplotlib import pyplot as plt

plt.figure()
plt.subplot(2,1,1)
plt.scatter(R[:,0],R[:,1],c = R[:,2])
plt.title('u')
plt.colorbar()
plt.subplot(2,1,2)
plt.scatter(R[:,0],R[:,1],c = R[:,3])
plt.title('v')
plt.colorbar()

得到以下结果：

我猜你的问题是顶点的uv值不正确。

此外，我在你的代码中看到以下行：

                COLORREF colour = _model.GetTexture().GetTextureValue((int)u, (int)v);

这一点并没有太多道理，因为 u,v 通常在 0 到 1 之间。我认为你可能需要在调用 GetTextureValue 之前将其除以纹理的大小，或者乘以纹理的大小或其他什么东西。