iOS Metal 3D纹理采样是否使用三线性插值？

你的采样器参数配置本身符合三线性插值要求：min_filter::linear+mag_filter::linear开启了3D纹理三个轴向的线性插值，若搭配有效的mipmap链+mip_filter::linear则会开启带mip采样的三线性插值，当前断层问题和采样器开关无关，可从以下几点排查解决：

1. 修正坐标计算逻辑 #

当前着色器中lutSize是short类型，inputColor是half4类型，两者参与浮点运算时容易出现隐式精度截断，导致采样坐标步进不均匀出现断层，修改为全浮点运算：

half4 lutWith3dTexture(half4 inputColor, short lutSize, half lutStrength, texture3d<float, access::sample> lut3dTexture, sampler textureSampler) {
  half4 originColor = inputColor;
  // 显式转换为float参与运算避免精度丢失
  float lutSizeF = float(lutSize);
  float3 inputRGB = float3(inputColor.rgb);
  float3 coor = ((inputRGB * (lutSizeF - 1.0)) + 0.5) / lutSizeF;
  half4 resultColor = half4(lut3dTexture.sample(textureSampler, coor));
   
  return mix(originColor, resultColor, lutStrength);
}

2. 确认LUT数据存储顺序匹配Metal 3D纹理布局 #

Metal的3D纹理数据填充顺序为：x轴（对应R通道）优先、其次y轴（对应G通道）、最后z轴（对应B通道），需要确认你的lutData严格按照以下顺序排列：

• 外层按B通道值从小到大排序
• 每个B层级内按G通道值从小到大排序
• 每个G层级内按R通道值从小到大排序
• 每个像素依次存储r、g、b、a四个Float值
  存储顺序错位会导致采样结果错误，出现明显色阶断层。

3. 额外优化（针对需要mip级三线性插值的场景） #

如果你需要开启带mip采样的三线性插值，需要给3D纹理生成完整mipmap链，修改纹理创建逻辑：

func create3DTextureFromLutData(lutData: [Float], lutSize: Int, commandBuffer: MTLCommandBuffer) -> MTLTexture? {
    let desc = MTLTextureDescriptor()
    desc.textureType = .type3D
    desc.pixelFormat = .rgba32Float
    desc.width = lutSize
    desc.height = lutSize
    desc.depth = lutSize
    desc.usage = [.shaderRead, .blitDestination] // 增加blit写入权限用于生成mip
    desc.mipmapLevelCount = lutSize.bitWidth - 1 // 自动计算适配的mip级数
     
    guard let texture = _device.makeTexture(descriptor: desc) else { return nil}
     
    texture.replace(region: MTLRegion(origin: .init(x: 0, y: 0, z: 0), size: .init(width: lutSize, height: lutSize, depth: lutSize)), mipmapLevel: 0, slice: 0, withBytes: lutData, bytesPerRow: lutSize * MemoryLayout<Float>.size * 4, bytesPerImage: lutSize * lutSize * MemoryLayout<Float>.size * 4)
    
    // 生成mipmap链
    guard let blitEncoder = commandBuffer.makeBlitCommandEncoder() else { return texture }
    blitEncoder.generateMipmaps(for: texture)
    blitEncoder.endEncoding()
     
    return texture
  }

普通3D LUT采样场景不需要mipmap，只需要前两步即可解决断层问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者krosshj