OpenGL 2D纹理单元&纹理翻转解决策略

片元着色器

varying vec2 TexCoord;
uniform sampler2D ourTexture;

void main()
{
    gl_FragColor = texture(ourTexture, TexCoord);
}

• TexCoord纹理坐标,通过顶点着色器传递

• ourTexture,纹理采样器

片元着色器,是如何访问纹理对象

首先,思考我们是如何将纹理对象传递给片元着色器? GLSL 中提供一个共纹理对象使用的内建数据类型,叫做采样器(sampler).

例如,sampler1D,sampler2D,sampler3D 表示不同维度的纹理类型.

那么我们在片元着色器是如何获取一个纹理的? 我们简单声明一个纹理对象. uniform sampler2D,将一个纹理添加片元着色器中.

//声明一个纹理对象
uniform sampler2D ourTexture;

如何获取纹理对应像素点的颜色值

我们可以使用GLSL内建的texture函数来采样纹理的颜色值.

gl_FragColor = texture(ourTexture, TexCoord);
//参数1: 纹理采样器对象
//参数2: 纹理坐标

纹理单元

你可能会奇怪为什么sampler2D变量是个uniform，我们却不用glUniform给它赋值.

使用glUniform1i，我们可以给纹理采样器分配一个位置值，这样的话我们能够在一个片段着色器中设置多个纹理。

一个纹理的位置值通常称为一个纹理单元(Texture Unit)。一个纹理的默认纹理单元是0，它是默认的激活纹理单元.

纹理单元的主要目的是让我们在着色器中可以使用多于一个的纹理。

通过把纹理单元赋值给采样器，我们可以一次绑定多个纹理，只要我们
首先激活对应的纹理单元。就像glBindTexture一样，我们可以使用glActiveTexture激活纹理单元，传入我们需要使用的纹理单元：

//在绑定纹理之前先激活纹理单元
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);

激活纹理单元之后，接下来的glBindTexture函数调用会绑定这个纹理到当前激活的纹理单元，纹理单元GL_TEXTURE0默认总是被激活.

OpenGL至少保证有16个纹理单元供你使用，也就是说你可以激活从GL_TEXTURE0到GL_TEXTRUE15。它们都是按顺序定义的，所以我们也可以通过GL_TEXTURE0 + 8的方式获得GL_TEXTURE8，这在当我们需要循环一些纹理单元的时候会很有用。

varying vec2 TexCoord;
uniform sampler2D ourTexture1;
uniform sampler2D ourTexture2;

void main()
{
    gl_FragColor = mix(texture(ourTexture1, TexCoord), texture(ourTexture2, TexCoord), 0.2);
}

最终输出颜色是两个纹理的结合。

GLSL内建的mix函数需要接受两个值作为参数，并对它们根据第三个参数进行线性插值。

如果第三个值是0.0，它会返回第一个输入；如果是1.0，会返回第二个输入值。输入0.2则会返回80%的第一个输入颜色和20%的第二个输入颜色，即返回两个纹理的混合色。

为了使用第二个纹理（以及第一个），我们必须改变一点渲染流程，先绑定两个纹理到对应的纹理单元，然后定义哪个uniform采样器对应哪个纹理单元：

glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture1);
glUniform1i(glGetUniformLocation(ourShader.Program, "ourTexture1"), 0);

glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture2);
glUniform1i(glGetUniformLocation(ourShader.Program, "ourTexture2"), 1);

注意，我们使用glUniform1i设置uniform采样器的位置值，或者说纹理单元。通过glUniform1i的设置，我们保证每个uniform采样器对应着正确的纹理单元

关于纹理翻转

OpenGL要求y轴0.0坐标是在图片的底部的，但是图片的y轴0.0坐标通常在顶部

• 我们可以改变顶点数据的纹理坐标，翻转y值（用1减去y坐标）。
• 我们可以编辑顶点着色器来自动翻转y坐标，替换TexCoord的值为TexCoord = vec2(texCoord.x, 1.0f - texCoord.y);。

iOS纹理翻转解决策略

第1种: 旋转矩阵翻转图形,不翻转纹理

• 让图形顶点坐标旋转180°. 而纹理保持原状.

    GLuint rotate = glGetUniformLocation(self.myPrograme, "rotateMatrix");
    float radians = 180 * 3.14159f / 180.0f;
    float s = sin(radians);
    float c = cos(radians);
    
  
    GLfloat zRotation[16] = {
        c, -s, 0, 0,
        s, c, 0, 0,
        0, 0, 1.0, 0,
        0.0, 0, 0, 1.0
    };

   glUniformMatrix4fv(rotate, 1, GL_FALSE, (GLfloat *)&zRotation[0]);

第2种: 解压图片时,将图片源文件翻转

CGImageRef spriteImage = [UIImage imageNamed:fileName].CGImage;

size_t width = CGImageGetWidth(spriteImage);
size_t height = CGImageGetHeight(spriteImage);
GLubyte * spriteData = (GLubyte *) calloc(width * height * 4, sizeof(GLubyte));

CGContextRef spriteContext = CGBitmapContextCreate(spriteData, width, height, 8, width*4,CGImageGetColorSpace(spriteImage), kCGImageAlphaPremultipliedLast);
  
CGRect rect = CGRectMake(0, 0, width, height);
CGContextDrawImage(spriteContext, CGRectMake(0, 0, width, height), spriteImage);

CGContextTranslateCTM(spriteContext, rect.origin.x, rect.origin.y);
CGContextTranslateCTM(spriteContext, 0, rect.size.height);
CGContextScaleCTM(spriteContext, 1.0, -1.0);
CGContextTranslateCTM(spriteContext, -rect.origin.x, -rect.origin.y);
CGContextDrawImage(spriteContext, rect, spriteImage); 

CGContextRelease(spriteContext);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

第3种: 修改片元着色器,纹理坐标

varying lowp vec2 varyTextCoord;
uniform sampler2D colorMap;
void main()
{
    gl_FragColor = texture2D(colorMap, vec2(varyTextCoord.x,1.0-varyTextCoord.y));
}

第4种: 修改顶点着色器,纹理坐标

attribute vec4 position;
attribute vec2 textCoordinate;
varying lowp vec2 varyTextCoord;

void main()
{
    varyTextCoord = vec2(textCoordinate.x,1.0-textCoordinate.y);
    gl_Position = position;
}

第5种:直接从源纹理坐标数据修改

     GLfloat attrArr[] =
     {
     0.5f, -0.5f, 0.0f,        1.0f, 1.0f, //右下
     -0.5f, 0.5f, 0.0f,        0.0f, 0.0f, // 左上
     -0.5f, -0.5f, 0.0f,       0.0f, 1.0f, // 左下
     0.5f, 0.5f, 0.0f,         1.0f, 0.0f, // 右上
     -0.5f, 0.5f, 0.0f,        0.0f, 0.0f, // 左上
     0.5f, -0.5f, 0.0f,        1.0f, 1.0f, // 右下
     };
     */

（原文作者：CC老师_HelloCoder）