前言：
之前的小节为大家介绍的都是基础颜色的填充，但是玩OpenGL怎么可以少了纹理填充呢，单调的颜色怎么可能满足我们的现状，我们要的是画出全世界的花花绿绿。好了，这节课就为大家介绍重点之一：纹理
纹理：
在OpenGL中，纹理即我们常说的图片，用于填充我们绘制的图形或者模型，通常配合我们的纹理着色器使用；
在我们用到纹理的时候，通常分为以下几个步骤；
Step1：分配纹理对象
//使⽤函数分配纹理对象
//指定纹理对象的数量 和 指针（指针指向⼀个⽆符号整形数组，由纹理对象标识符填充）。
void glGenTextures(GLsizei n,GLuint * textTures);
//测试纹理对象是否有效
//如果texture是⼀个已经分配空间的纹理对象，那么这个函数会返回GL_TRUE,否则会返回GL_FALSE。
GLboolean glIsTexture(GLuint texture); 逻辑教育 逻辑教育 逻辑教
Step2:绑定纹理（结合状态机的原理，即用什么纹理，就绑定什么纹理）
//绑定纹理状态
//参数target:GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
//参数texture:需要绑定的纹理对象
void glBindTexture(GLenum target,GLunit texture);
Step3:从颜⾊缓存区内容作为像素图直接读取
//参数1：x,矩形左下⻆的窗⼝坐标
//参数2：y,矩形左下⻆的窗⼝坐标
//参数3：width,矩形的宽，以像素为单位
//参数4：height,矩形的⾼，以像素为单位
//参数5：format,OpenGL 的像素格式，
//参数6：type,解释参数pixels指向的数据，告诉OpenGL 使⽤缓存区中的什么
//参数7：pixels,指向图形数据的指针
void glReadPixels(GLint x,GLint y,GLSizei width,GLSizei height, GLenum format, GLenum type,const void * pixels);
拓展：
glReadBuffer(mode);—> 指定读取的缓存
glWriteBuffer(mode);—> 指定写⼊的缓存
Step4:设置纹理参数
;
glTexParameteriv(GLenum target,GLenum pname,GLint *param);
参数1:target,指定这些参数将要应⽤在那个纹理模式上，⽐如GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D。
参数2:pname,指定需要设置那个纹理参数
参数3:param,设定特定的纹理参数的值
纹理属性讲解：
设置过滤⽅式:邻近过滤(GL_NEAREST)、 线性过滤(GL_LINEAR)
//一般项目中用的是
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST)
纹理缩⼩时,使⽤邻近过滤
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR)
纹理放⼤时,使⽤线性过滤
设置环绕方式：
参数1：GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
参数2：GL_TEXTURE_WRAP_S、GL_TEXTURE_T、GL_TEXTURE_R,针对s,t,r坐标
参数3：GL_REPEAT、GL_CLAMP、GL_CLAMP_TO_EDGE、GL_CLAMP_TO_BORDER
GL_REPEAT:OpenGL 在纹理坐标超过1.0的⽅向上对纹理进⾏重复；
GL_CLAMP:所需的纹理单元取⾃纹理边界或TEXTURE_BORDER_COLOR.
GL_CLAMP_TO_EDGE环绕模式强制对范围之外的纹理坐标沿着合法的纹理单元的最后⼀⾏或者最后⼀
列来进⾏采样。
GL_CLAMP_TO_BORDER:在纹理坐标在0.0到1.0范围之外的只使⽤边界纹理单元。边界纹理单元是
作为围绕基本图像的额外的⾏和列，并与基本纹理图像⼀起加载的。
//设置围绕x,y轴的环绕方式
glTextParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAR_S,GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTextParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAR_T,GL_CLAMP_TO_EDGE);
Step5:载入纹理
2.3 . 认识函数 载⼊纹理(一维、二维、三维)
void glTexImage1D(GLenum target,GLint level,GLint internalformat,GLsizei width,GLint border,GLenum
format,GLenum type,void *data);
void glTexImage2D(GLenum target,GLint level,GLint internalformat,GLsizei width,GLsizei height,GLint
border,GLenum format,GLenum type,void * data);
void glTexImage3D(GLenum target,GLint level,GLint internalformat,GLSizei width,GLsizei height,GLsizei
depth,GLint border,GLenum format,GLenum type,void *data);
// target:`GL_TEXTURE_1D`、`GL_TEXTURE_2D`、`GL_TEXTURE_3D`。
// Level:指定所加载的mip贴图层次。⼀般我们都把这个参数设置为0。
// internalformat:每个纹理单元中存储多少颜⾊成分。
// width、height、depth参数:指加载纹理的宽度、⾼度、深度。==注意！==这些值必须是2的整数次⽅。（这是因为OpenGL 旧版本上的遗留下的⼀个要求。当然现在已经可以⽀持不是2的整数次⽅。但是开发者们还是习惯使⽤以2的整数次⽅去设置这些参数。）
// border参数:允许为纹理贴图指定⼀个边界宽度。
// format、type、data参数：与我们在讲glDrawPixels 函数对于的参数相同
Step6:使用纹理
//使用前，先绑定纹理，再利用纹理着色器显示
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
/*5.点光源着色器
参数1：GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF（着色器标签）
参数2：模型视图矩阵
参数3：投影矩阵
参数4：视点坐标系中的光源位置
参数5：基本漫反射颜色
参数6：图形颜色（用纹理就不需要设置颜色。设置为0）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
transformPipeline.GetModelViewMatrix(),
transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
vLightPos, vWhite, 0);
Step7：删除纹理
//删除绑定纹理对象
//纹理对象 以及 纹理对象指针（指针指向⼀个⽆符号整形数组，由纹理对象标识符填充）。
void glDeleteTextures(GLsizei n,GLuint *textures);
以上就是使用纹理时候，所使用的步骤，下面会有Demo，请不要着急，先熟悉一下Api。
纹理坐标：
对于顶点坐标，相信大家已经能完全熟悉掌握了
三维顶点坐标:（x,y,z）
四维顶点坐标:（x,y,z,w）
下面为大家介绍纹理坐标
纹理坐标：(a,x,y)。 a:纹理层次，一般设置为0
image.png
图中的三角形的三个纹理坐标为（0，0，0)、（0，0.5，1）、（0，1，0）
对于顶点图形，我们将对应的顶点坐标加上纹理坐标，进行绘制，就ok了。
Mip贴图：
Mip贴图是一种功能强大的纹理技巧，它可以提高渲染性能同时可以改善场景的显示质量；
解决场景：远近物体的渲染过程中，远处的物体可能只需要很少的显示片段，导致很难对这些纹理颜色进行拾取，更不用说对它们使用高分辨率纹理浪费内存的问题。所以OpenGL使用一种叫 多级渐远纹理的概念来解决这个问题，用来生成一系列的Mip组图，这些图每一层都会在原基础上缩小一半，直到最后一个图像大小为1*1的纹理单元为止；OpenGL会自动为其选择合适的Mip贴图纹理进行渲染，这样能极大地提高内存使用率。
//设置mip贴图基层
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_BASE_LEVEL,0);
//设置mip贴图最大层
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAX_LEVEL,0);
注意：只有minFilter等于以下四种模式，才可以生成mip贴图
if(minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR ||
minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST ||
minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR ||
minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST){
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
}
void void glGenerateMipmap（GLenum target）； 为纹理对象生成一组完整的mipmap
案例：
讲解了这么多，我们开始今天最简单的一个纹理贴图案例吧，我们就来绘制一个金字塔的模型吧
效果图：
image.png
image.png
代码
属性参数申明：
GLShaderManager shaderManager;
GLMatrixStack modelViewMatrix;
GLMatrixStack projectionMatrix;
GLFrame cameraFrame;
GLFrame objectFrame;
GLFrustum viewFrustum;
GLBatch pyramidBatch;
//纹理变量，一般使用无符号整型
GLuint textureID; //因为这里只使用了一张纹理，多张的话要用数组
GLGeometryTransform transformPipeline;
main():
int main(int argc, char* argv[])
{
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
glutInitWindowSize(800, 600);
glutCreateWindow("Pyramid");
glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
glutDisplayFunc(RenderScene);
GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
SetupRC();
glutMainLoop();
//注意，我们在释放的时候再去做这个处理，我们可以放在dealloc中来实现，这里是为了强调这个关闭函数
ShutdownRC();
return 0;
}
//ShutdownRC(),注意，我们在释放的时候再去做这个处理，我们可以放在dealloc中来实现，这里是为了强调这个关闭函数
changeSize：
void ChangeSize(int w, int h)
{
//1.设置视口
glViewport(0, 0, w, h);
//2.创建投影矩阵
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w) / float(h), 1.0f, 500.0f);
//viewFrustum.GetProjectionMatrix() 获取viewFrustum投影矩阵
//并将其加载到投影矩阵堆栈上
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//3.设置变换管道以使用两个矩阵堆栈（变换矩阵modelViewMatrix ，投影矩阵projectionMatrix）
//初始化GLGeometryTransform 的实例transformPipeline.通过将它的内部指针设置为模型视图矩阵堆栈 和 投影矩阵堆栈实例，来完成初始化
//当然这个操作也可以在SetupRC 函数中完成，但是在窗口大小改变时或者窗口创建时设置它们并没有坏处。而且这样可以一次性完成矩阵和管线的设置。
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
}
中规中矩的代码，这里不做强调
核心代码：SetupRC()
void SetupRC()
{
//1.设置背景颜色
glClearColor(0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f );
//2.初始化manager
shaderManager.InitializeStockShaders();
//开始深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
//3.分配纹理对象 参数1:纹理对象个数，参数2:纹理对象指针
glGenTextures(1, &textureID);
//绑定纹理状态 参数1：纹理状态2D 参数2：纹理对象
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
//将TGA文件加载为2D纹理。
//参数1：纹理文件名称
//参数2&参数3：需要缩小&放大的过滤器
//参数4：纹理坐标环绕模式
LoadTGATexture("stone.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE);
//4.创造金字塔pyramidBatch
MakePyramid(pyramidBatch);
//5.
/**相机frame MoveForward(平移)
参数1：Z，深度（屏幕到图形的Z轴距离）
*/
cameraFrame.MoveForward(-10);
}
核心代码：LoadTGATexture()
// 将TGA文件加载为2D纹理。
bool LoadTGATexture(const char *szFileName, GLenum minFilter, GLenum magFilter, GLenum wrapMode)
{
GLbyte *pBits;
int nWidth, nHeight, nComponents;
GLenum eFormat;
//1、读纹理位，读取像素
//参数1：纹理文件名称
//参数2：文件宽度地址
//参数3：文件高度地址
//参数4：文件组件地址
//参数5：文件格式地址
//返回值：pBits,指向图像数据的指针
pBits = gltReadTGABits(szFileName, &nWidth, &nHeight, &nComponents, &eFormat);
if(pBits == NULL)
return false;
//2、设置纹理参数
//参数1：纹理维度
//参数2：为S/T坐标设置模式
//参数3：wrapMode,环绕模式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, wrapMode);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, wrapMode);
//参数1：纹理维度
//参数2：线性过滤
//参数3：wrapMode,环绕模式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, minFilter);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, magFilter);
//3.载入纹理
//参数1：纹理维度
//参数2：mip贴图层次
//参数3：纹理单元存储的颜色成分（从读取像素图是获得）
//参数4：加载纹理宽
//参数5：加载纹理高
//参数6：加载纹理的边框
//参数7：像素数据的数据类型（GL_UNSIGNED_BYTE，每个颜色分量都是一个8位无符号整数）
//参数8：指向纹理图像数据的指针
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, nComponents, nWidth, nHeight, 0,
eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBits);
//使用完毕释放pBits
free(pBits);
//4.加载Mip,纹理生成所有的Mip层
//参数：GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
//此处满足MinFilter，所以可以使用Mip贴图
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
return true;
}
核心代码：MakePyramid()
//绘制金字塔
void MakePyramid(GLBatch& pyramidBatch)
{
/*1、通过pyramidBatch组建三角形批次
参数1：类型
参数2：顶点数
参数3：这个批次中将会应用1个纹理
注意：如果不写这个参数，默认为0。
*/
pyramidBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 18, 1);
/***前情导入
1)设置法线
void Normal3f(GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
Normal3f：添加一个表面法线（法线坐标 与 Vertex顶点坐标中的Y轴一致）
表面法线是有方向的向量，代表表面或者顶点面对的方向（相反的方向）。在多数的关照模式下是必须使用。后面的课程会详细来讲法线的应用
pyramidBatch.Normal3f(X,Y,Z);
2)设置纹理坐标
void MultiTexCoord2f(GLuint texture, GLclampf s, GLclampf t);
参数1：texture，纹理层次，对于使用存储着色器来进行渲染，设置为0
参数2：s：对应顶点坐标中的x坐标
参数3：t:对应顶点坐标中的y
(s,t,r,q对应顶点坐标的x,y,z,w)
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0,s,t);
3)void Vertex3f(GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
void Vertex3fv(M3DVector3f vVertex);
向三角形批次类添加顶点数据(x,y,z);
pyramidBatch.Vertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
4)获取从三点找到一个法线坐标(三点确定一个面)
void m3dFindNormal(result,point1, point2,point3);
参数1：结果
参数2-4：3个顶点数据
*/
//塔顶
M3DVector3f vApex = { 0.0f, 1.0f, 0.0f };
M3DVector3f vFrontLeft = { -1.0f, -1.0f, 1.0f };
M3DVector3f vFrontRight = { 1.0f, -1.0f, 1.0f };
M3DVector3f vBackLeft = { -1.0f, -1.0f, -1.0f };
M3DVector3f vBackRight = { 1.0f, -1.0f, -1.0f };
M3DVector3f n;
//金字塔底部
//底部的四边形 = 三角形X + 三角形Y
//三角形X = (vBackLeft,vBackRight,vFrontRight)
//1.找到三角形X 法线
m3dFindNormal(n, vBackLeft, vBackRight, vFrontRight);
//vBackLeft
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
//vBackRight
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackRight);
//vFrontRight
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
//三角形Y =(vFrontLeft,vBackLeft,vFrontRight)
//1.找到三角形X 法线
m3dFindNormal(n, vFrontLeft, vBackLeft, vFrontRight);
//vFrontLeft
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontLeft);
//vBackLeft
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
//vFrontRight
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
// 金字塔前面
//三角形：（Apex，vFrontLeft，vFrontRight）
m3dFindNormal(n, vApex, vFrontLeft, vFrontRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
//金字塔左边
//三角形：（vApex, vBackLeft, vFrontLeft）
m3dFindNormal(n, vApex, vBackLeft, vFrontLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontLeft);
//金字塔右边
//三角形：（vApex, vFrontRight, vBackRight）
m3dFindNormal(n, vApex, vFrontRight, vBackRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackRight);
//金字塔后边
//三角形：（vApex, vBackRight, vBackLeft）
m3dFindNormal(n, vApex, vBackRight, vBackLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
//结束批次设置
pyramidBatch.End();
}
ps：这里我们为了更好地模仿光照效果，所以我们在设置顶点坐标，纹理坐标的时候加入了法线设置，这样生产的图形很有光照层次感
SpecialKeys():
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
if(key == GLUT_KEY_UP)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_DOWN)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_LEFT)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_RIGHT)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
glutPostRedisplay();
}
控制视角移动
RenderScene():
void RenderScene(void)
{
//1.颜色值&光源位置
static GLfloat vLightPos [] = { 1.0f, 1.0f, 0.0f };
static GLfloat vWhite [] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
//2.清理缓存区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//3.当前模型视频压栈
modelViewMatrix.PushMatrix();
//添加照相机矩阵
M3DMatrix44f mCamera;
//从camraFrame中获取一个4*4的矩阵
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
//矩阵乘以矩阵堆栈顶部矩阵，相乘结果存储到堆栈的顶部 将照相机矩阵 与 当前模型矩阵相乘 压入栈顶
modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
//创建mObjectFrame矩阵
M3DMatrix44f mObjectFrame;
//从objectFrame中获取矩阵，objectFrame保存的是特殊键位的变换矩阵
objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
//矩阵乘以矩阵堆栈顶部矩阵，相乘结果存储到堆栈的顶部 将世界变换矩阵 与 当前模型矩阵相乘 压入栈顶
modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
//4.绑定纹理，因为我们的项目中只有一个纹理。如果有多个纹理。绑定纹理很重要
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
/*5.点光源纹理着色器
参数1：GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF（着色器标签）
参数2：模型视图矩阵
参数3：投影矩阵
参数4：视点坐标系中的光源位置
参数5：基本漫反射颜色
参数6：图形颜色（用纹理就不需要设置颜色。设置为0）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
transformPipeline.GetModelViewMatrix(),
transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
vLightPos, vWhite, 0);
//pyramidBatch 绘制
pyramidBatch.Draw();
//模型视图出栈，恢复矩阵（push一次就要pop一次）
modelViewMatrix.PopMatrix();
//6.交换缓存区
glutSwapBuffers();
}
ps:注意，我们这里在使用着色器之前，一定要先绑定一下纹理，哪怕之前绑定过了，这里还是要绑定一下，为了确保是我们想使用的纹理图片。
网友评论