2024年4月4日发(作者：)

平面纹理与球面纹理映射关系

一、前言

纹理映射是计算机图形学中的一个重要概念，它可以使三维模型表现

出更加真实的效果。其中，平面纹理和球面纹理是两种常见的纹理映

射方式。本文将详细介绍平面纹理和球面纹理的概念、原理、应用以

及二者之间的关系。

二、平面纹理映射

1. 概念

平面纹理映射是将一个二维图像贴在一个平面上，然后将该平面与三

维模型进行贴图，使得模型表现出更加真实的效果。在计算机图形学

中，常用的平面纹理映射方式包括：UV 映射、投影贴图等。

2. 原理

UV 映射是一种最常见的平面纹理映射方式。其原理是将一个二维图像

按照一定比例缩放后贴在一个由两条垂直交叉的线组成的坐标系上，

然后通过调整坐标系中每个点对应的 UV 坐标来实现贴图效果。具体

来说，对于每个顶点，需要指定其对应在贴图中所占位置范围（即 UV

坐标），然后通过插值等方式将纹理映射到模型表面上。

投影贴图是一种基于摄像机的平面纹理映射方式。其原理是利用摄像

机将模型投影到一个平面上，然后将二维图像贴在该平面上，从而实

现贴图效果。在计算机图形学中，常用的投影贴图方式包括：平行投

影、透视投影等。

3. 应用

平面纹理映射广泛应用于计算机游戏、虚拟现实、建筑设计等领域。

例如，在计算机游戏中，可以通过平面纹理映射技术来实现角色的皮

肤、地形的贴图、建筑物的外观等效果。

三、球面纹理映射

1. 概念

球面纹理映射是将一个二维图像贴在一个球体上，然后将该球体与三

维模型进行贴图，使得模型表现出更加真实的效果。在计算机图形学

中，常用的球面纹理映射方式包括：环境贴图、球形坐标系等。

2. 原理

环境贴图是一种基于光线追踪的球面纹理映射方式。其原理是利用相

机在场景中的位置和方向，计算出与相机方向相反的光线，并将该光

线投影到一个球体上，然后将二维图像贴在该球体上。具体来说，对

于每个像素，需要计算其在球面坐标系下的坐标，并通过插值等方式

将纹理映射到模型表面上。

球形坐标系是一种基于极坐标系的球面纹理映射方式。其原理是利用

极坐标系的角度和半径来表示每个点在球面上的位置，然后通过调整

角度和半径来实现贴图效果。具体来说，对于每个顶点，需要指定其

对应在贴图中所占位置范围（即纹理坐标），然后通过插值等方式将

纹理映射到模型表面上。

3. 应用

球面纹理映射广泛应用于计算机游戏、虚拟现实、电影特效等领域。

例如，在电影特效中，可以通过环境贴图技术来实现天空、水面、反

射等效果；在虚拟现实中，可以通过球形坐标系技术来实现全景视频、

360°漫游等效果。

四、平面纹理与球面纹理的关系

平面纹理和球面纹理是两种不同的纹理映射方式，它们之间存在一定

的联系和区别。

首先，平面纹理映射是将一个二维图像贴在一个平面上，而球面纹理

映射是将一个二维图像贴在一个球体上。可以看出，球面纹理映射更

加符合真实世界中物体表面的特性。

其次，平面纹理映射适用于平面或近似于平面的物体，而球面纹理映

射适用于球形或近似于球形的物体。例如，在计算机游戏中，可以通

过平面纹理映射技术来实现地形的贴图效果；而在电影特效中，则更

多采用环境贴图技术来实现天空、水面、反射等效果。

最后，由于两种方式所涉及的坐标系不同，因此其计算方法也有所区

别。例如，在 UV 映射中需要指定每个顶点对应在贴图中所占位置范

围（即 UV 坐标），而在环境贴图中则需要计算每个像素在球面坐标

系下的坐标（即经度和纬度）。

五、结论

通过本文对平面纹理和球面纹理的介绍，我们可以了解到它们的概念、

原理、应用以及二者之间的关系。在实际应用中，需要根据物体表面

的特性选择合适的纹理映射方式，并根据具体情况采用不同的计算方

法来实现贴图效果。