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OpenGL Step by Step

第十、表面纹理细节

物体表面通常并不是具有简单颜色的平滑面，而是有着花纹图案等丰富细节的。

计算机三维图形通过给面贴纹理来表现表面细节。OpenGL默认设置是关闭贴纹理的，所以必须先用glEnable(GL_TEXTURE_1/2/3D);命令打开纹理计算。

前面提到过，可以给面指定材质来影响面上各点最终的颜色。能不能同时使用材质和纹理呢？当然是可以的，OpenGL允许你用glTexEnv(GL_TEXTUREN_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,mode);命令来设置两者如何结合以决定最终的颜色。有三种模式GL_DECAL，GL_MODULATE，GL_BLEND。

OpenGL纹理的使用分三步：将纹理装入内存，将纹理发送给OpenGL管道，给顶点指定纹理坐标。

OpenGL中纹理图像尺寸必须是2n+2m个像素，m为图片包含的拼接边界的像素数。实际使用中很少使用超过512像素的纹理图，制作纹理文件时要注意适当缩放。通常我们使用Photoshop之类的工具制作纹理图片，并保存成文件，然后在程序中对图片文件进行解码以读入内存。常用的图片格式有.bmp/.jpg/.tif/.gif/.rgb等。在BCB中TPicture直接支持.bmp/.jpg，所以可以用一个LoadFromFile调用完成图片解码读入的工作。

OpenGL体系内有一块纹理内存，在有硬件加速的情况下，可能是位于显卡的VRAM里，否则会是OpenGL库管理的一块内存。在这个纹理内存里图片是以特定的内部格式保存的，有的显卡还支持压缩纹理技术，所以将纹理像素从应用程序内存传到纹理内存需要进行格式转换。这在OpenGL中是通过分别描述像素在应用程序内存和纹理内存的格式来完成的，真正转换工作OpenGL会在内部完成。
定义纹理的命令是glTexImage2/1D(GL_TEX_IMAGE_2/1D,level,components,width,height, border,format,type,*pixels );

OpenGL术语称应用程序内存读出像素的过程为解码(UNPACK)，而向纹理内存写像素的过程为编码(PACK)。用glPixelStore*(GL_[UN]PACK_*,参数值);命令设定编码[解码]格式 。对于贴纹理过程我们只需关心解码过程。

如今的显卡通常都有比较大的显存，其中有一部份是专门的纹理存储区，有的卡还可以将最多64M系统内存映射为纹理内存，所以我们有可能把经常要用的纹理就保留在纹理内存里以提高程序性能。OpenGL从1.2开始提供了纹理对象技术，可以把在管道内放多个纹理，每个纹理对应一个数字(名字)，需要用到是把这个名字的纹理Bind为当前纹理就可以了。用glGenTextures (n,*textures);命令取得可用的纹理名字的。

当前纹理已经存在之后，就可以给顶点指定纹理坐标，以说明这一顶点的纹理像素在图上的位置。OpenGL会对根据顶点坐标对平面内部进行分割，以确定每一点对应纹理图上的哪个像素。
指定当前纹理坐标的命令是glTexCoord*(s,t,r,q); 此后定义的所有顶点的纹理坐标都会是(s,t,r,q)。目前我们只需知道(s,t)是顶点纹理相对图片左下角原点的位置，坐标值应在0~1.0之间。也可以给顶点指定比1大比0小的纹理坐标，对于这种超出纹理图范围的情况，使你可以用glTexParameter*(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S/T,GL_REPEAT/GL_CLAMP);选择：

1. GL_REPEAT：当纹理比表面小时重复使用纹理以填满每个点。
2. GL_CLAMP：比1大的当作1，比0小的当作0。

纹理坐标之所以设为0~1之间的实数，是因为物体表面投影得到的二维平面可能比纹理图大(像素多)或小(像素少)，纹理长宽乘上纹理坐标就可以得到对应像素，并且必定在纹理图内。但计算出的像素坐标可能介于像素之间，OpenGL提供了滤波机制来决定最终使用哪个像素，命令是glTexParameter*(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG/MIN_FILTER,GL_NEAREST/GL_LINEAR);。放大和缩小的处理方法可以不同，用参数MAG/MIN分别设定。

1. GL_NEAREST：取比较接近的那个像素。
2. GL_LINEAR：以周围四个像素的平均值做为纹理。
3. bilinear：二次插值，精度更高，但需要自己动手计算。

对于复杂的物体表面来说逐一指定其纹理坐标是相当烦琐的事，所以OpenGL支持纹理坐标自动生成。可用glTexGen命令开关。详情见手册或联机帮助。

注意：OpenGL1.2还支持GL_TEXTURE_3D，在低版本OpenGL中三维纹理则是一个展扩。

提示：glTexImage2/1D(GL_TEX_IMAGE_2/1D,level,components,width,height, border,format,type,*pixels );

如何记住这一串参数呢？第一个参数是纹理类型，接着的则是有关纹理存储方式的信息，MIPMAP级数、像素分量个数、宽、高、是否包含边界、像素格式、数据类型，最后是像素指针。

以下代码是展示了完整的贴纹理过程：

//----纹理尺寸----------
#define TEXW 64
#define TEXH 64
byte tex[TEXW][TEXH][3];
//----生成纹理数据------
int i,j;
for(i=0;iTEXW;)
  {
  tex[i][j++][0]=random(255);
  tex[i][j++][1]=random(255);
  tex[i][j++][2]=random(255);
  }
//----定义纹理---------
 glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,1);
 glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,3,TEXW,TEXH,0,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,tex);
 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_REPEAT);
 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_REPEAT);
 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_MODULATE);
//----打开纹理计算-----
 glEnable(GL_TEXTURE_2D);
//----使用纹理----------
  glBegin(GL_QUADS);
    glTexCoord2f(-1,-1);
    glVertex3f(-1,-1,0);
    glTexCoord2f(-1,1);
    glVertex3f(-1,1,0);
    glTexCoord2f(1,1);
    glVertex3f(1,1,0);
    glTexCoord2f(1,-1);
    glVertex3f(1,-1,0);
  glEnd();

©pinxue 2000.2.20