纹理图集 — Wu Chenfeng

子图近看正常，拉远却混进相邻颜色，说明采样足迹跨出了它的区域。图集用UV矩形共享一张纹理，过滤、边距和mip生成必须共同保证子图隔离；能否合批还取决于渲染状态。

表面坐标与共享纹理

边距与串色

过滤和 Mipmap 会读取 UV 岛边缘以外的 Texel。如果岛屿间距不够，远处 Mip 会混入别的岛或背景颜色。

需要：

UV 岛之间保留与目标分辨率和 Mip 数匹配的间距；
烘焙时做 Dilation/Edge Padding；
Atlas 子图保持边缘扩展；
Clamp 不能代替岛屿内部 Padding。

间距的定量估算

每向下一级Mip，图集分辨率减半，基级固定宽度的间距在该级包含的纹素数也减半。第k级一个纹素对应基级约2^k个纹素，这是估算尺度；安全间距还要乘过滤核与各向异性足迹，并匹配mip生成方式。边缘扩展只能提供邻近颜色，不能保证任意大足迹完全隔离。

“近距离看正常、拉远就串色”常见于边距不足或mip已混入邻图：近距离用的是较细Mip，间距够；远处切到较粗Mip，一个采样核覆盖的范围已经超过岛屿间距。Clamp 只能保证不越出整张纹理，挡不住同一纹理内相邻岛屿的颜色渗入。

Texture Atlas

Atlas 把多张小纹理放进一张大纹理，通过 UV Rect 选择区域。

可能收益：

减少纹理和材质切换；
为 UI、Sprite、粒子或同类材质创造合批条件；
减少大量小资源的管理成本。

代价：

任一小图更新可能导致整个 Atlas 重建；
不同内容被迫共享分辨率、压缩和 Mip 策略；
动态加载粒度变粗；
Padding 浪费空间；
重复纹理和不可见内容可能一起驻留。

Atlas 本身不会自动减少 Draw Call。材质状态、Shader、Render State、网格提交和引擎 Batching 条件仍要一致。

Trim Sheet

Trim Sheet 把可重复的边、面板和装饰带放在一张纹理中，多资产通过 UV 复用。它适合模块化硬表面和建筑。

相比唯一展开，它减少纹理数量和制作成本，但会限制局部独特细节，需要 Decal、Vertex Color 或额外 Mask 补充变化。

Texture Array

Texture Array 保存一组尺寸、格式和 Mip 一致的纹理层。Shader 用 Layer Index 选择，不需要改变 Sampler 绑定。

它避免 Atlas UV 重映射和边缘串色，适合地形、材质集合和粒子。但所有层仍共享尺寸/格式，并且整个 Array 的流送策略受引擎实现影响。

图集 UV 变换

以下HLSL函数要求 uvLocal 在 [0,1] 内，把0和1映射到子图首尾纹素中心。rectPixels的xy为整数起点，zw为正整数宽高；atlasSize为同一级图集的正尺寸。它适用于子图中心到中心的采样约定，在基级双线性过滤下避免直接读取相邻子图：

hlsl

float2 AtlasUv(float2 uvLocal, float4 rectPixels, float2 atlasSize)
{
    float2 minUv = (rectPixels.xy + 0.5) / atlasSize;
    float2 maxUv = (rectPixels.xy + rectPixels.zw - 0.5) / atlasSize;
    return lerp(minUv, maxUv, uvLocal);
}

假设图集宽64、子图横向起点16且宽8，输出横坐标范围是16.5/64到23.5/64，跨度为7个纹素中心间距。这与把[0,1]映射到整个8纹素边界宽度不同，必须按Sprite、UI或平铺材质所需的坐标语义选择。重复子图通常先在局部UV计算周期，同时保留原始连续导数；单纯frac后隐式求导会在重复边界选错mip。

半纹素内缩不能代替Padding。较低 Mip 会把更大范围的 Texel 混合进一个样本，因此子图边缘仍要复制扩展，并按最大使用 Mip 预留间距。用高对比相邻子图和倾斜平面测试；若只在远处出现串色，问题通常来自 Mip Padding 或 Atlas Mip 生成。

逐级隔离

若直接缩小整张图集，滤波器会混合相邻子图，污染会被后续mip继续传播。可分别生成每个子图的mip，再在每一级填充边缘扩展。使用普通硬件mip采样时，各级子图必须保持相同的归一化位置和尺度，让同一个UV始终指向同一内容。若每级独立重新排列子图，则需要按级查询各自矩形、显式采样两个相邻级并自行混合；单个固定UV配硬件三线性无法追踪这种布局。两种方式都要求该级子图仍有足够空间。若基级边框8纹素，到mip3只剩1纹素，双线性边界读取得到保护并不意味着宽各向异性核也安全。最终粗级可能无法容纳独立子图，需要限制使用范围、设计专门布局或使用Texture Array。

资产展开与密度

UV展开

展开 UV 时需要平衡：

拉伸；
接缝；
Texel Density；
岛屿方向；
Padding；
烘焙和 Lightmap 约束。

没有一种展开能同时最小化所有指标。角色脸部可能优先连续和高密度，硬表面可能优先直线、对齐和 Trim Sheet 复用。

纹素密度

Texel Density 描述单位世界尺寸对应多少纹理像素。统一密度让同类资产的细节尺度一致，也方便估算内存。

它不是所有资产必须同值。主角、背景、可交互物体和远景可以使用不同预算，但差异应来自可见性和项目规范，而不是随意缩放 UV。

验证方法

使用高对比相邻子图逐级检查mip，比较半纹素内缩与边缘扩展。记录拉伸、密度和驻留浪费，对照Texture Array。2^k仅是第k级一个纹素对应基级尺度，实际安全边距还取决于核半径、各向异性与mip生成，不能作为完全隔离的固定保证。

上述UV函数是HLSL机制片段，未建立图集构建器或执行GPU采样。正文16.5/64至23.5/64的坐标可直接复算；双线性中心语义由 reference.py 的bilinear模型检查。逐级隔离与真实跨页过滤仍为尚未验证。

参考资料

OpenGL 4.6 Core规范：8.14的归一化纹理坐标、线性过滤和地址模式；子矩形不会自动成为采样器边界。
Microsoft，Texture Arrays：2026-10-22核读1D Texture Arrays与2D Textures and 2D Texture Arrays的同尺寸、同格式、同mip数量要求；本文图集坐标与边距算例为独立推导。