Mipmapping 采样

先把题目说成人话

相机靠近地砖时，每条细缝都看得清；走远以后，许多细缝会挤进同一个屏幕小格。若机器仍从原始大图里随便挑少数颜色，镜头一动，刚好被挑中的细缝就会不断变化，于是远处地面闪烁、爬动，甚至出现彩色波纹。现实要解决的不是“把远处磨糊”，而是先把已经挤不下的细节妥善合并。

贴图上的一个小格叫纹素（texel）。预先为同一张图准备一组逐级缩小的版本，叫多级渐远纹理（Mipmap）；机器根据一个屏幕像素在贴图上盖住多大范围，选择合适层级（LOD）。斜着看地面时，这个覆盖范围会从方块拉成长条，还要再用各向异性过滤（Anisotropic Filtering）照顾两个方向的尺度差。

这是虚构教学故事，不是个人项目经历。

场景：先让问题变得看得见

移动端场景里，同一张 2048×2048 地表纹理近处正常，远处随相机移动不断闪。团队固定设备、分辨率、相机路线和纹理导入设置，保存开关 Mip 的画面对比作为基线。

（右脑）画面：想象屏幕上的一个小格在地面留下脚印。相机很近时，脚印只盖住几粒细沙，每一粒都能单独看见；相机走远后，同一个脚印会摊住一大片细沙，若仍只随手捡其中几粒，镜头轻轻移动就会换成另一批，于是画面不停跳。解决办法是提前把整片地面拍成一叠逐渐缩小的照片，脚印越大，就拿越小、越能代表整片平均样子的照片。斜着看时脚印会拉成长条，还要沿长短两个方向分别照顾，不能只换一张更小的方形照片。

（左脑）对表：本题对象是纹理、屏幕像素在 UV 空间的 footprint、GPU 选出的 LOD、过滤方式和实际内存驻留。远处闪烁是观察事实，“需要更锐”只是小明的假设；层级染色、固定路线录像和各向异性对照才是证据。UV 与 LOD 无长度单位，屏幕尺寸以像素计，存储以字节计；完整二维 Mip 链多约三分之一只在各级面积按四分之一递减、格式与对齐一致的前提下成立。小照片类比能形成尺度直觉，但不等于证明某张 UI、图集或数据纹理一定该开或关 Mip。

小明：先形成一个完整猜测

小明以为“远处不够清晰”，把 Mip Bias 调成负值。地面静止时看起来更锐，但运动时闪烁更重。这条失败结果说明：问题不是细节不够，而是屏幕像素已经装不下那些高频细节。

小红：把猜测放回现实检查

小红固定相机路径与纹理，只让采样策略依次变化：先用 Mip 层级染色确认远处确实选到较低层；再分别测试无 Mip、正常 Mip 和不同各向异性等级。正常 Mip 消除了大部分闪烁；斜视地面仍发糊时，提高各向异性才有帮助，因为斜视像素的纹理覆盖范围是一条长条，而不是近似正方形。

她也把存储账算清楚：各层面积相对原图是 1 + 1/4 + 1/16 + … = 4/3，因此完整 Mip 链理论上比只有 0 级多约 33%。压缩格式、对齐和极小层级会让实际文件数略有偏差。

我：用检查结果修正模型

我按用途分类：世界地表、角色和会缩小的 3D 纹理保留 Mip；斜视明显的地表按目标设备选择有限的各向异性；按屏幕像素一比一显示且不会缩放的 UI 图标可以关闭 Mip。图集不能因为“是图集”就一概关闭——它进入远景时仍需要 Mip，生成链要从 0 级到实际保留的最低分辨率层逐级膨胀每个岛的 gutter，并逐层检查过滤 footprint 不会采到相邻岛；若布局无法保证，就限制最低 Mip，或改用 Texture2DArray/独立纹理。平铺地表同样会随距离缩小，更不能归进“永远不用 Mip”。法线、通道遮罩和 Alpha Test 叶片也不能照搬普通颜色图的缩小规则：它们可能需要法线重归一化、通道语义过滤或覆盖率保持，再由对应材质回归证明。

移动端的正确问题不是“必须关哪些材质”，而是每张纹理是否会发生 minification、额外 33% 是否值得、纹理流送策略是否能覆盖峰值。最终应在目标设备的固定路线中同时记录画面、Unity 报告的纹理内存/已加载 mip，以及平台工具看到的物理驻留与采样压力。

（右脑）画面修正：再看远处那块地面，小明把照片换得更清楚，静止时细沙更锐，镜头一动却跳得更厉害。小红改用能代表一整片细沙的缩小照片，跳动明显安静下来；斜着看地面时，脚印被拉成长条，她又让取样顺着长条多照顾一些。一个办法照顾脚印有多大，另一个办法照顾脚印朝哪个方向拉长，它们解决的不是同一件事。

（左脑）严格对表：逐纹理执行：确认它在运行时是否会缩小或斜视采样 → 若会，按颜色、法线、遮罩或透明覆盖语义生成 Mip，并用导数驱动的 LOD 验证层级选择 → 斜视质量不足时在目标设备上增加有限各向异性 → 图集按实际保留的最低 Mip 逐级膨胀 gutter，并在每一级验证过滤 footprint 不跨岛；无法保证时限制最低层，或改用 Texture2DArray/独立纹理 → 同时记录画面稳定性、加载层级、内存字节和带宽。只有在采样始终接近一像素对一纹素、Shader 不会取低级 LOD、且关闭后的闪烁与缓存成本通过回归时，才验收无 Mip；“移动端材质必须关闭 Mip”不是成立的通则。

老师解惑

• 纹理 footprint：一个屏幕像素在纹理空间覆盖的区域；它越大，应该选择越低分辨率的 Mip。
• 层级选择：GPU 通常由纹理坐标导数估算 LOD，再在相邻层间过滤。
• 各向异性过滤：处理斜视时细长的 footprint；它补充 Mip，不替代 Mip。
• 约 33%：是完整二维 Mip 链的几何级数结果，不是所有平台上精确相同的包体增量。
• 适合关闭的情况：固定尺寸、不缩放的 UI、部分查找表或有自定义采样规则的数据纹理；仍要确认 Shader 不会采低级 Mip。

工具分工

• Unity Texture Importer：检查 Mip、过滤、各向异性、压缩和平台覆盖设置。
• Mip 层级可视化：确认不同距离和斜角实际选了哪一层。
• Unity Memory Profiler / Frame Debugger：前者核对 Unity 报告的纹理内存与已加载资源，后者确认资源与 Pass；物理 GPU 驻留和带宽仍要结合 Texture Streaming 统计与目标平台工具。
• 目标设备画面录制：沿固定路线观察闪烁、串色和清晰度，而不是只看静止截图。

记忆钩子

会缩小的纹理通常需要 Mip；只有确定永远不缩小时，才考虑关闭它来省约 33% 存储。