基于C++的OpenGL 03 之纹理
1. 概述
本文基于C++语言,描述OpenGL的纹理
前置知识可参考:
笔者这里不过多描述每个名词、函数和细节,更详细的文档可以参考:
2. 纹理使用流程
参考:纹理 - LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)
OpenGL中纹理使用流程大致如下:
- 加载图片数据
- 创建纹理对象
- 绑定纹理对象
- 使用图片数据生成纹理
- 设置纹理坐标
- 在顶点着色器中传递纹理
- 在片段着色器中采用纹理
- (绘制时)激活纹理并绑定纹理
3. 具体流程
3.1 加载图片数据
使用stb_image.h实现图片数据的读取
参考官方说明:nothings/stb: stb single-file public domain libraries for C/C++ (github.com)
使用以下方式导入:
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
加载图片数据:
int width, height, nrChannels;
unsigned char *data = stbi_load("container.jpg", &width, &height, &nrChannels, 0);
3.2 创建纹理对象
纹理对象也是使用ID进行引用:
unsigned int texture;
glGenTextures(1, &texture);
3.3 绑定纹理对象
绑定纹理对象,进行之后的纹理配置:
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
进行纹理配置:
// 为当前绑定的纹理对象设置环绕、过滤方式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
3.4 使用图片数据生成纹理
通过glTexImage2D()
生成纹理:
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
3.5 设置纹理坐标
纹理坐标:
float vertices[] = {
// ---- 位置 ---- ---- 颜色 ---- - 纹理坐标 -
0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, // 右上
0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, // 右下
-0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, // 左下
-0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f // 左上
};
现在内存中的坐标格式:
指定纹理坐标属性:
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(6 * sizeof(float)));
glEnableVertexAttribArray(2);
3.6 在顶点着色器中传递纹理坐标
在顶点着色器中编写GLSL实现数据传递:
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;
layout (location = 2) in vec2 aTexCoord;
out vec3 ourColor;
out vec2 TexCoord;
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
ourColor = aColor;
TexCoord = aTexCoord;
}
3.7 在片段着色器中采用纹理
在片段着色器中接收纹理坐标与纹理:
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;
uniform sampler2D ourTexture;
void main()
{
FragColor = texture(ourTexture, TexCoord);
}
使用GLSL内置的texture
函数来采样纹理的颜色
3.8 激活纹理并绑定纹理(绘制时)
激活纹理单元并绑定纹理数据:
glActiveTexture(GL_TEXTURE0); // 在绑定纹理之前先激活纹理单元
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
4. 代码总结
一个简单的纹理绘制流程完整代码如下:
#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
#include <math.h>
#include "Shader.hpp"
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height);
void process_input(GLFWwindow *window);
unsigned int *renderInit();
void render(unsigned int shaderProgram, unsigned int VAO, unsigned int texture);
bool checkCompile(unsigned int shader);
bool checkProgram(unsigned int shaderProgram);
int main()
{
glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
GLFWwindow *window = glfwCreateWindow(800, 600, "texture", nullptr, nullptr);
if (window == nullptr)
{
std::cout << "Faild to create window" << std::endl;
glfwTerminate();
}
glfwMakeContextCurrent(window);
if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
{
std::cout << "Faild to initialize glad" << std::endl;
return -1;
}
glad_glViewport(0, 0, 800, 600);
glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
unsigned int *arr = renderInit();
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
process_input(window);
// render
std::cout << arr[0] << " " << arr[1] << " " << arr[2] << " " << arr[3] << std::endl;
render(arr[0], arr[1], arr[3]);
glfwSwapBuffers(window);
glfwPollEvents();
}
glDeleteProgram(arr[0]);
glDeleteVertexArrays(1, &arr[1]);
glDeleteBuffers(1, &arr[2]);
glfwTerminate();
return 0;
}
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height)
{
glViewport(0, 0, width, height);
}
void process_input(GLFWwindow *window)
{
if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
{
glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
}
unsigned int *renderInit()
{
unsigned int VAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glBindVertexArray(VAO);
unsigned int texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
// 为当前绑定的纹理对象设置环绕、过滤方式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
// 加载并生成纹理
int width, height, nrChannels;
unsigned char *data = stbi_load("../container.jpg", &width, &height, &nrChannels, 0);
if (data)
{
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
}
else
{
std::cout << "Failed to load texture" << std::endl;
}
stbi_image_free(data);
float vertices[] = {
// ---- 位置 ---- ---- 颜色 ---- - 纹理坐标 -
0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, // 右上
0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, // 右下
-0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, // 左下
-0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f // 左上
};
unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
unsigned int indices[] = {
0, 1, 3, // first triangle
1, 2, 3 // second triangle
};
unsigned int EBO;
glGenBuffers(1, &EBO);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void *)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void *)(3 * sizeof(float)));
glEnableVertexAttribArray(1);
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void *)(6 * sizeof(float)));
glEnableVertexAttribArray(2);
Shader shaderProgram = Shader("../test.vs", "../test.fs");
shaderProgram.use();
glUniform1i(glGetUniformLocation(shaderProgram.ID, "texture1"), 0); // 手动设置
return new unsigned int[4]{shaderProgram.ID, VAO, VBO, texture};
}
void render(unsigned int shaderProgram, unsigned int VAO, unsigned int texture)
{
glClearColor(0.2, 0.3, 0.3, 1.0);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
}
Shader.hpp见 基于C++的OpenGL 02 之着色器 - 当时明月在曾照彩云归 - 博客园 (cnblogs.com)
图片
container
下载自:https://learnopengl-cn.github.io/img/01/06/container.jpg
顶点着色器test.vs
:
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;
layout (location = 2) in vec2 aTexCoord;
out vec3 ourColor;
out vec2 TexCoord;
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
ourColor = aColor;
TexCoord = aTexCoord;
}
片段着色器test.fs
:
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;
uniform sampler2D texture1;
void main()
{
FragColor = texture(texture1, TexCoord);
}
编译代码并运行:
5. 参考资料
[1]纹理 - LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)
[2]nothings/stb: stb single-file public domain libraries for C/C++ (github.com)
[3]OpenGL学习笔记(五)纹理 - 知乎 (zhihu.com)
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