《OpenGL宝典》--纹理
文章目录
- 创建并初始化纹理
- 创建纹理
- 更新纹理数据
- 纹理目标和类型
- 从着色器中读取纹理数据
- 采样器类型
- 使用texelFetch内置函数从着色器读取纹理
- 使用texture（）函数从着色器读取纹理
- 获取更多信息
- 控制纹理数据的读取方式
- 使用采样器对象存储采样器包装和过滤模式的参数
- 创建一个或多个采样器
- 设置采样器对象参数
- 绑定采样器到纹理单元
- 设置存储在纹理对象内的采样器对象
- 纹理对象参数
- 纹理过滤
- 过滤器
- 纹理环绕
- 设置采样器纹理环绕方式
- 使用多个纹理
- 将纹理绑定到特定纹理单元
- 着色器中的采样器统一变量引用不同单元
- mipmap
- 层数设置，数据输入，限制层数使用
- mip贴图过滤
- 构建mip层
- 数组纹理
- 2D数组纹理与3D纹理的区别
- 加载2D数组纹理
- 使用数组纹理
- 在着色器中向纹理写入数据
- 使用image变量表示纹理的单个图像
- 声明图像单元
- 读取存储数据
- 将纹理层绑定到图像单元
- 在着色器使用图像单元绑定的图像
创建并初始化纹理
创建纹理
GLuint texture;
glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D, 1, &texture);
glTextureStorage2D( texture, //纹理对象1, //mipmap等级GL_RGBA32F, //纹理数据类型256,256); //纹理大小
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture);
更新纹理数据
glTextureSubImage2D( texture, //纹理对象0, //等级0, 0, //偏移量256, 256, //大小GL_RGBA, //通道类型GL_FLOAT, //数据类型data); //数据指针
glTextureSubImage2D将保留原始纹理数据副本，因此可将data指向的内存释放。
如果只是想将纹理初始化为一个固定值，则可使用glClearTexSubImage()
void glClearTexSubImage( GLuint texture, //纹理对象GLint level, //想要清除的mip贴图层GLint xoffset, //待清除区域起始偏移量GLint yoffset, //GLint zoffset, //GLsizei width, //区域尺寸GLsizei height, //GLsizei depth, //GLenum format, //通道类型GLenum type, //数据类型const void *data);//单纹素数据
纹理目标和类型
纹理目标GL_TEXTURE_*：
1D/2D/3D
RECTANGLE矩形纹理（2D纹理的子集）
1D_ARRAY/2D_ARRAY聚合到单个对象中的纹理*
CUBE_MAP/CUBE_MAP_ARRAY六个正方形图像的集合/数组纹理
BUFFER特殊的纹理类型
2D_MULTISAMPLE/2D_MULTISAMPLE_ARRAY多采样抗锯齿
从着色器中读取纹理数据
采样器类型
常用的有sampler2D, sampler2Darray, samplerCube, samplerCubearray, sampler2DMS, sampler2DMSArray
sampler2D表示符点数据，若要表示有符号整数数据、无符号整数数据，则使用isampler2D,usampler2D
使用texelFetch内置函数从着色器读取纹理
vec4 texelFetch(sampler1D s, int P, int lod);//P为读取位置，lod为mip层
vec4 texelFetch(sampler2D s, ivec2 P, int lod);
ivec4 texelFetch(isampler2D s, ivec2 P, int lod);
uvec4 texelFetch(usampler1D s, ivec3 P, int lod);
返回值都为4通道，若只返回一个通道，则G、B默认值为0，A默认值为1。
使用texture（）函数从着色器读取纹理
texture()与texelFetch()的区别主要是：
texture采用函数会涉及归一化、过滤以及插值等复杂操作，基本无法得到某一确切像素的值。
texelFetch 使用的是未归一化的坐标直接访问纹理中的纹素，不执行任何形式的过滤和插值操作，坐标范围为实际载入纹理图像的宽和高。
gvec4 texture( gsampler2D sampler,vec2 P,[float bias]);
获取更多信息
使用textureSize返回纹理大小
int textureSize(sampler1D sampler, int lod);
ivec2 textureSize(sampler2D sampler, int lod);
ivec3 textureSize(gsampler3D sampler, int lod);
使用textureSamples()了解多重采样纹理包含多少样本
int textureSamples(sampler2DMS sampler);
控制纹理数据的读取方式
使用采样器对象存储采样器包装和过滤模式的参数
创建一个或多个采样器
void glCreateSamplers(GLsizei n, GLuint *samplers);
设置采样器对象参数
void glSamplerParameter*( GLuint sampler, //采样器对象名称GLenum pname, //指定采样器参数的符号名称参数类型（与*有关） param); //指定pname的值
GLenum pname：
GL_TEXTURE_WRAP_S,
GL_TEXTURE_WRAP_T,
GL_TEXTURE_WRAP_R,
GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
GL_TEXTURE_MAG_FILTER,
GL_TEXTURE_BORDER_COLOR,
GL_TEXTURE_MIN_LOD,
GL_TEXTURE_MAX_LOD,
GL_TEXTURE_LOD_BIAS ,
GL_TEXTURE_COMPARE_MODE,
GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC.
绑定采样器到纹理单元
void glBindSampler(GLuint uint, GLuint sampler);
设置存储在纹理对象内的采样器对象
每个纹理都有一个默认采样参数，当没有采样器对象绑定到相应纹理时，则将使用默认采样参数。可以使用如下函数设置默认采样参数
//Texture直接作用于纹理对象
void glTextureParameterf( GLuint texture,GLenum pname,GLfloat param);
//Tex作用于指定绑定点的纹理对象----glBindTexture(GLenum target,GLuint texture);
void glTexParameterf( GLenum target,GLenum pname,GLfloat param);
纹理对象参数
纹理过滤
从拉伸或收缩的纹理图中计算颜色片段的过程称为纹理过滤（texture filtering）。
过滤器
利用采样器参数函数，支持我们在放大和缩小的情况下分别设置构造纹素值
放大过滤器参数名称：GL_TEXTURE_MAG_FILTER
缩小过滤器参数名称：GL_TEXTURE_MIN_FILTER
最近邻过滤：GL_NEAREST
线性过滤：GL_LINEAR
设置采样器的过滤器
glSamplerParameteri(sampler, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glSamplerParameteri(sampler, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
直接设置纹理的默认过滤器
//Texture直接作用于纹理对象
void glTextureParameterf( GLuint texture,GLenum pname,GLfloat param);
//Tex作用于指定绑定点的纹理对象----glBindTexture(GLenum target,GLuint texture);
void glTexParameterf( GLenum target,GLenum pname,GLfloat param);
纹理环绕
正常情况，我们只会在0.0~1.0之间指定纹理坐标，如果纹理坐标在此范围外，OpenGL会根据采样器对象中指定的当前纹理环绕模式方式进行设置。
设置采样器纹理环绕方式
使用如下函数：
glSampleParameter*( GLuint sampler,GLenum pname,* param)
纹理环绕参数有：
GL_TEXTURE_WRAP_S //1D/2D/3D
GL_TEXTURE_WRAP_T //2D/3D
GL_TEXTURE_WRAP_R //3D
纹理环绕值有：
GL_REPEAT //重复
GL_MIRRORED_REPEAT //镜面重复
GL_CLAMP_TO_EDGE //超出部分对边缘采样
GL_CLAMP_TO_BORDER //超出部分使用边框颜色
GL_MIRROR_CLAMP_TO_EDGE // 只在(-1.0~0.0, 1.0~2.0上镜面重复，其余部分使用边缘颜色)
其中边框颜色使用如下函数设置。
glSamplerParameterfv(sampler, GL_TEXTURE_BORDER_COLOR, color);
使用多个纹理
使用函数glGetIntegerv(GL_MAX_COMBINED_TEXTURE_IMAGE_UNITS, &units);得到所有着色器阶段每次可访问的最大纹理单元数量
将纹理绑定到特定纹理单元
glBindTexture()只能将纹理绑定到glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + i) 绑定的纹理点上。
void glBindTextureUnit( GLuint unit, //想要我们绑定的以零为基准的索引GLuint texture);//// 方法1：
glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + i); // active proper texture unit before binding
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[i].id);
// 方法2：
glBindTextureUnit(i, textures[i].id);
着色器中的采样器统一变量引用不同单元
方法一：在程序中获取采样器地址，并为它设置引用单元数
glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, name), unit);
方法二：在着色器代码中使用binding配置限定符设置。
layout(binding = 1) uniform sampler2D texture_diffuse1;
mipmap
层数设置，数据输入，限制层数使用
mip贴图层通过如下函数输入2D纹理mipmap数据。
void glTexSubImage2D( GLenum target,GLint level,GLint xoffset,GLint yoffset,GLsizei width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,const void * pixels);
level参数指定图像数据应用于哪一层。
但在输入数据前，首先需要开辟对应层数的空间。
使用如下函数开辟纹理空间时，设置levels的值将确定该纹理有多少层。（0表示未使用mipmap）
void glTexStorage2D( GLenum target,GLsizei levels,GLenum internalformat,GLsizei width,GLsizei height);
同时可以使用如下函数限制渲染过程中可使用的mip层。
glTextureParameteri(texture, GL_TEXTURE_BASE_LEVEL, 0);
glTextureParameteri(texture, GL_TEXTURE_MAX_LEVEL, 4);
mip贴图过滤
GL_NEAREST
GL_LINEAR
GL_LEAREST_MIPMAP_NEAREST //选择最邻近的mip层，并执行最邻近过滤
GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR
GL_LINEAR_MIPMAP_NEARSET
GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR //在mip层之间使用线性插值并执行线性过滤（三线性插值）
构建mip层
使用glTexSubImage2D函数输入mipmap图其他层数不大方便，使用OpenGL构建纹理十分方便。
void glGenerateMipmap( GLenum target);
void glGenerateTextureMipmap(GLuint texture);如：
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
但使用快速构建会一定程度影响程序运算速度，在性能关键型应用程序中需要优先考虑加载自己预先构建的mip贴图。
数组纹理
多个1D纹理可映射为1D数组纹理，
多个2D纹理、立方体纹理可映射为2D数组纹理，
不能创建3D数组纹理（OpenGL不支持）
2D数组纹理与3D纹理的区别
2D数组纹理的层之间不能进行过滤操作（线性过滤等），但2D数组纹理拥有比3D纹理更大的空间。
加载2D数组纹理
GLuint texture2Ds;
glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, 1, &texture2Ds);
void glTextureStorage3D( GLuint texture, //texture2DsGLsizei levels, //GLenum internalformat, //内部格式GLsizei width,GLsizei height,GLsizei depth); //数组元素 或 层
//输入数据
for(int i=0;ivoid glTextureSubImage3D( GLuint texture, GLint level,GLint xoffset, //0GLint yoffset, //0GLint zoffset, //层数GLsizei width, //图片宽GLsizei height, //图片高GLsizei depth, //如果输入为2D图形，depth = 1GLenum format, //输入数据的格式GLenum type, //输入数据的类型const void *pixels); //数据指针
}
使用数组纹理
layout (binding = 0) uniform sampler2DArray texture2DArray;
void main()
{color = texture( texture2DArray, vec3( vec2(x,y), float(layer) ) );//texture( 2D数组纹理采样器, vec3( vec2采样点, float(采样层数) ) );
}
注意：采样层数为整数，但在texture输入采样位置时，要转化为float值。
在着色器中向纹理写入数据
使用image变量表示纹理的单个图像
声明图像单元
uniform image2D my_image;
读取存储数据
//从P指定的坐标处读取image数据
vec4 imageLoad(readonly image2D image, ivec2 P);
//将data的数据存入P指定的image中
void imageStore(image2D image, ivec2 P, vec4 data);其他：
有符号整数数据(i)和无符号整数(u)数据图像的存取
ivec4 imageLoad(readonly iimage2D image, ivec2 P);
void imageStore(iimage2D image, ivec2 P, ivec4 data);
注意：P为整数型，加载时不执行过滤（与textelFetch()函数一样）。
将纹理层绑定到图像单元
void glBindImageTexture( GLuint unit,GLuint texture,GLint level,GLboolean layered,GLint layer,GLenum access,GLenum format);
在着色器使用图像单元绑定的图像
rgba32ui为格式限定符，见书P125
layout (binding = 0 , rgba32ui) readonly uniform uimage2D image_in;
layout (binding = 1) uniform writeonly uimage2D image_out;void main(){//将image_in 中的数据复制入 image_outivec2 P = ivec2(gl_FragCoord.xy);uvec4 data = imageLoad(image_in, P);imageStore(image_out, P, ~data);
}