OpenGL ES紋理詳解
更新時(shí)間：2018年05月27日 09:22:05 作者：weiers
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了OpenGL ES紋理的相關(guān)資料，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下
使用前面學(xué)過(guò)的技術(shù)已經(jīng)可以利用OpenGL ES構(gòu)建立體圖形，并通過(guò)頂點(diǎn)著色器和片元著色器對(duì)其進(jìn)行各種變化呢和光照等效果使得三維效果更加真實(shí)，實(shí)際上我看看到很多的3D游戲漂亮多了，那是因?yàn)橛懈鞣N各樣的漂亮的圖像帶給人很多視覺(jué)盛宴，這篇文章在前面的基礎(chǔ)上，增加物體的表面貼圖，使得物體更加好看。
紋理概念
紋理用來(lái)表示圖像照片或者說(shuō)一系列的數(shù)據(jù)，使用紋理可以使物體用用更多的細(xì)節(jié)。OpenGL ES 2.0 中有兩種貼圖：二維紋理和立方體紋理。
每個(gè)二維紋理都由許多小的紋理元素組成，類似與片元和像素，使用紋理最簡(jiǎn)單的方式就是直接從一個(gè)圖像加載數(shù)據(jù)。在OpenGL中規(guī)定紋理圖像的左下角由stst坐標(biāo)(0.0,0.0)指定，右上角由stst坐標(biāo)(1.0,1.0)指定，不過(guò)超過(guò)1.0的坐標(biāo)也是允許的，在該區(qū)間之外的紋理在讀取時(shí)的時(shí)候由紋理拉伸模式?jīng)Q定。
OpenGL ES 2.0不必是正方形，但是每個(gè)維度都應(yīng)該是2的冪
在Android中使用的OpenGL ES的紋理坐標(biāo)系跟官方的紋理坐標(biāo)系統(tǒng)不一樣，在Android中使用官方的紋理坐標(biāo)系統(tǒng)，得到的結(jié)果是相反的，而是左上角是stst坐標(biāo)(0.0,0.0)點(diǎn)，右下角是stst坐標(biāo)(1.0,1.0)點(diǎn)。
二維紋理映射的原理
使用紋理就是在紋理圖中進(jìn)行采樣，因此需要將選定的紋理坐標(biāo)穿進(jìn)頂點(diǎn)著色器，經(jīng)過(guò)插值在片元著色器中從紋理圖中的指定位置采樣即可，紋理圖的數(shù)據(jù)通過(guò)往片元插值器傳遞紋理單元指定的。
紋理對(duì)象和紋理加載
創(chuàng)建一個(gè)紋理對(duì)象，保存渲染所需的紋理數(shù)據(jù)，例如圖像數(shù)據(jù)、過(guò)濾模式、包裝模式。創(chuàng)建生成紋理對(duì)象的函數(shù)
public static native void glGenTextures(
int n, // 指定要生成的紋理對(duì)象的數(shù)量
int[] textures, // 保存紋理對(duì)象ID的數(shù)組
int offset
);
紋理對(duì)象在應(yīng)用程序中不再使用時(shí)，需要?jiǎng)h除。
public static native void glDeleteTextures(
int n, // 指定要?jiǎng)h除的紋理數(shù)量
int[] textures, // 保存待刪除的紋理ID的數(shù)組
int offset
);
紋理對(duì)象的 ID 必須是 glGenTextures 產(chǎn)生的，一旦生成紋理ID，就必須綁定紋理對(duì)象才能繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的操作。后續(xù)的操作將影響綁定的紋理對(duì)象。一旦紋理被綁定到一個(gè)特定的紋理目標(biāo)，再刪除之前就一直保持著綁定狀態(tài)。
public static native void glBindTexture(
int target, // 綁定紋理對(duì)象到目標(biāo) GL_TEXTURE_2D 或 GL_TEXTURE_CUBE_MAP
int texture // 要綁定的紋理對(duì)象ID
);
激活某個(gè)紋理單元
public static native void glActiveTexture(
int texture // 要激活的紋理單元
);
對(duì)這兩個(gè)函數(shù)的理解：顯卡中有N個(gè)紋理單元（GL_TEXTURE0，GL_TEXTURE1，GL_TEXTURE2…），每個(gè)紋理單元中保存著很多紋理目標(biāo)（targetTexture1D，targetTexture2D，targetTexture3D，targetTextureCube…），OpenGL ES 2.0貌似只支持了targetTexture2D和targetTextureCube。
紋理單元TextureUnit的定義如下
struct TextureUnit
{
GLuint targetTexture1D;
GLuint targetTexture2D;
GLuint targetTexture3D;
GLuint targetTextureCube;
...
};
glActiveTexture函數(shù)就是設(shè)置當(dāng)前活動(dòng)的紋理單元
TextureUnit textureUnits[GL_MAX_TEXTURE_IMAGE_UNITS]
GLuint currentTextureUnit = 0;
// ...
void glActiveTexture(GLenum textureUnit)
{
currentTextureUnit = textureUnit - GL_TEXTURE0 ;
}
glBindTexture函數(shù)就是將紋理對(duì)象ID賦值給當(dāng)前活動(dòng)的紋理單元的對(duì)應(yīng)的目標(biāo)紋理。
void glBindTexture(GLenum textureTarget, GLuint textureObject)
{
TextureUnit *texUnit = &textureUnits[currentTextureUnit];
switch(textureTarget)
{
case GL_TEXTURE_1D: texUnit->targetTexture1D = textureObject; break;
case GL_TEXTURE_2D: texUnit->targetTexture2D = textureObject; break;
case GL_TEXTURE_3D: texUnit->targetTexture3D = textureObject; break;
case GL_TEXTURE_CUBEMAP: texUnit->targetTextureCube = textureObject; break;
}
}
獲取一副圖片的紋理數(shù)據(jù)
public static void texImage2D(int target, // 常數(shù)GL_TEXTURE_2D
int level, // 表示多級(jí)分辨率的紋理圖像的級(jí)數(shù)，若只有一種分辨率，則level設(shè)為0。
Bitmap bitmap,
int border // 邊框，一般設(shè)為0
)
其他紋理選項(xiàng)的設(shè)置使用glTexParameterf系列函數(shù)
public static native void glTexParameterf(
int target,
int pname, // 設(shè)定的參數(shù)，可以是GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_TEXTURE_WRAP_T
float param // 參數(shù)對(duì)應(yīng)的值
);
應(yīng)用紋理的例子
對(duì)前面的立方體的每個(gè)面應(yīng)用一張圖片作為紋理貼圖，效果圖（這個(gè)紋理圖是哪個(gè)老師來(lái)著？）
Rectangle.java
public class Rectangle {
private FloatBuffer mVertexBuffer;
private int mProgram;
private int mPositionHandle;
private int muMVPMatrixHandle;
private int mColorHandle;
private int muMMatrixHandle;
private int muLightLocationHandle;
private int mTextureCoordHandle;
private int textureId;
private int muTextureHandle;
private Context mContext;
public Rectangle(Context context) {
this.mContext = context;
initVetexData();
}
public void initVetexData() {
float vertices[] = new float[] {
// 頂點(diǎn) 顏色 紋理坐標(biāo)
//前面
0, 0, 1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
-1, 1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
0, 0, 1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1, 1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
-1,-1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
0, 0, 1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1,-1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
1,-1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
0, 0, 1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1,-1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
//后面
0, 0,-1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1, 1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
0, 0,-1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
-1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
0, 0,-1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
-1, 1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
0, 0,-1, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1, 1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
1, 1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
//左面
-1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
-1, 1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
-1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1, 1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
-1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
-1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
-1,-1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
-1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1,-1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
-1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
//右面
1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
1,-1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1,-1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
1, 1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
1, 0, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1, 1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
//上面
0, 1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
1, 1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
0, 1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1, 1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
-1, 1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
0, 1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1, 1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
-1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
0, 1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
1, 1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
//下面
0,-1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1,-1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f,
-1,-1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
0,-1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1,-1, 1, 1,0,0,0, 0.0f, 0.0f,
-1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
0,-1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
-1,-1,-1, 1,0,0,0, 0.0f, 1.0f,
1,-1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
0,-1, 0, 1,1,1,0, 0.5f, 0.5f,
1,-1,-1, 1,0,0,0, 1.0f, 1.0f,
1,-1, 1, 1,0,0,0, 1.0f, 0.0f
};
ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
mVertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();
mVertexBuffer.put(vertices);
mVertexBuffer.position(0);
int vertexShader = loaderShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode);
int fragmentShader = loaderShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode);
mProgram = GLES20.glCreateProgram();
GLES20.glAttachShader(mProgram, vertexShader);
GLES20.glAttachShader(mProgram, fragmentShader);
GLES20.glLinkProgram(mProgram);
mPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aPosition");
mColorHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aColor");
mTextureCoordHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aTextureCoord");
muMVPMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix");
muMMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMMatrix");
muLightLocationHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uLightLocation");
muTextureHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uTexture");
initTexture();
}
// 初始化紋理
public void initTexture() {
int [] textures = new int[1];
GLES20.glGenTextures(1, textures, 0);
textureId = textures[0];
// 激活紋理單元,默認(rèn)激活的就是0號(hào)紋理單元
//GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);
// 將紋理對(duì)象ID綁定到當(dāng)前活動(dòng)的紋理單元0上的GL_TEXTURE_2D目標(biāo)
GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId);
// 后面對(duì)紋理的設(shè)置都是對(duì)綁定了的紋理所生效的
//縮小采樣使用最近點(diǎn)采樣
GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GLES20.GL_NEAREST);
//縮小采樣使用最近點(diǎn)采樣
GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D,GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GLES20.GL_LINEAR);
//紋理包裹拉伸方式在st軸采用截取拉伸方式，這些設(shè)置指的是對(duì)坐標(biāo)范圍超過(guò)1的部分的限制
GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S,GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);
GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T,GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(mContext.getResources(), R.drawable.texture);
GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0);
// 圖片已經(jīng)加載到了顯存，可以回收
bitmap.recycle();
}
public void draw() {
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, 12*6);
}
public void setValue(float[] mvpMatrix, float[] mMatrix) {
GLES20.glUseProgram(mProgram);
mVertexBuffer.position(0);
GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionHandle, 3, GLES20.GL_FLOAT, false, (4+3+2) * 4, mVertexBuffer);
mVertexBuffer.position(3);
GLES20.glVertexAttribPointer(mColorHandle, 4, GLES20.GL_FLOAT, false, (4+3+2) * 4, mVertexBuffer);
mVertexBuffer.position(7);
GLES20.glVertexAttribPointer(mTextureCoordHandle, 2, GLES20.GL_FLOAT, false, (4+3+2) * 4, mVertexBuffer);
GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionHandle);
GLES20.glEnableVertexAttribArray(mColorHandle);
GLES20.glEnableVertexAttribArray(mTextureCoordHandle);
GLES20.glUniform3f(muLightLocationHandle, 0, 0, 20);
GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle, 1, false, mvpMatrix, 0);
GLES20.glUniformMatrix4fv(muMMatrixHandle, 1, false, mMatrix, 0);
// 將使用的紋理單元0傳遞給片元著色器
GLES20.glUniform1i(muTextureHandle, 0);
}
private int loaderShader(int type, String shaderCode) {
int shader = GLES20.glCreateShader(type);
GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode);
GLES20.glCompileShader(shader);
return shader;
}
private String vertexShaderCode = "uniform mat4 uMVPMatrix;"
+ "attribute vec2 aTextureCoord;"
+ "varying vec2 vTextureCoord;"
+ "uniform mat4 uMMatrix;"
+ "uniform vec3 uLightLocation;"
+ "attribute vec4 aColor;"
+ "varying vec4 vColor;"
+ "varying vec4 vDiffuse;"
+ "attribute vec3 aPosition;"
+ "void main(){"
+ "vec3 normalVectorOrigin = aPosition;"
+ "vec3 normalVector = normalize((uMMatrix*vec4(normalVectorOrigin,1)).xyz);"
+ "vec3 vectorLight = normalize(uLightLocation - (uMMatrix * vec4(aPosition,1)).xyz);"
+ "float factor = max(0.0, dot(normalVector, vectorLight));"
+ "vDiffuse = factor*vec4(1,1,1,1.0);"
+ "gl_Position = uMVPMatrix * vec4(aPosition,1);"
+ "vColor = aColor;"
+ "vTextureCoord = aTextureCoord;" // 將紋理坐標(biāo)傳到片元著色器，得到更多的插值紋理坐標(biāo)
+ "}";
private String fragmentShaderCode = "precision mediump float;"
+ "uniform sampler2D uTexture;" // 這個(gè)uniform變量表示了紋理數(shù)據(jù)，從java中傳過(guò)來(lái)的是所在的紋理單元編號(hào)
+ "varying vec2 vTextureCoord;"
+ "varying vec4 vColor;"
+ "varying vec4 vDiffuse;"
+ "void main(){"
+ "gl_FragColor = (vColor*vDiffuse + vColor*vec4(0.6,0.6,0.6,1))*texture2D(uTexture, vTextureCoord);" // 在紋理的基礎(chǔ)上還考慮到光照，texture2D函數(shù)用于紋理采樣
+ "}";
}
需要注意的還是傳入的頂點(diǎn)的時(shí)候數(shù)組里面包含了頂點(diǎn)、顏色和紋理坐標(biāo)，因此要用ByteBuffer的position方法定位。
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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