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);
}

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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