图形学_opengl纹理映射

学了半学期的图形学，除了几个用python或是matlab比较方便的实验外，用的大多数是opengl，在这总结一下纹理贴图实验中opengl的用法。

1、编译器连接静态库

有用到glaux.h的程序，在加入相应的.h、.lib文件后，需要加入两行代码强行连接静态库：

#pragma comment(lib, "glaux")
#pragma comment(lib, "legacy_stdio_definitions")

另外关于glaux.h，我想吐槽的是在csdn卖下载的人是有多想赚钱？……这里我把找到的glaux.h的下载链接贴出来，需要自取：

链接：https://pan.baidu.com/s/1-P44eWXlehmd9jPYuXNiHw    提取码：hbi6

2、画一个简单立方体

最终目的是要把贴图映射到一个立方体上，首先我们需要构建一个不存在任何纹理的立方体。首先构建绘制函数：

void Draw(void){
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); 
    glLoadIdentity();        
    glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f);         
    glBegin(GL_QUADS);

    glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
    glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); 

    glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);

    glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
    glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); 

    glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f); 
    glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); 

    glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f);
    glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f); 

    glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); 
    glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glEnd();

    glFlush(); 

}

首先使用大家都喜欢的（必须用的）清屏函数glClear将窗口清除成当前帧的颜色，不用的话满屏漆黑。glLoadIdentity()被用于重置观察模型矩阵（感觉这几个函数挺固定搭配的？）；glTranslatef()用于移动模型，三个参数分别对应x，y，z轴线模型的移动，这里向负方向移动了5f。不挪 或者 向正方向挪，只会造成我们的视点根本无法观察到模型，负方向5f的位置相对大小比较合适。

模板一样的东西套完以后，可以注意到glBegin()和glEnd()之间有一万个（不是）glVertex3f的堆叠，用于确定立方体的点。glBegin的参数QUADS表示接下来要绘制以四个点为一组的四边形，其他参数的含义如下：

GL_POINTS：把每个顶点作为一个点进行处理，顶点n定义了点n，绘制N个点。

GL_LINES：   把每个顶点作为一个独立的线段，顶点2n-1和2n之间定义了n条线段，绘制N/2条线段

GL_LINE_STRIP：绘制从第一个顶点到最后一个顶点依次相连的一组线段，第n和n+1个顶点定义了线段n，绘制n-1条线段。

GL_LINE_LOOP： 绘制从第一个顶点到最后一个顶点依次相连的一组线段，然后最后一个顶点和第一个顶点相连，第n和n+1个顶点定义了线段n，绘制n条线段。

GL_TRIANGLES： 把每个顶点作为一个独立的三角形，顶点3n-2，3n-1和3n定义了第n个三角形，绘制了N/3个三角形。

GL_TRIANGLE_STPIP：绘制一组相连的三角形，对于奇数n，顶点n，n+1，和n+2定义了第n个三角形；对于偶数n，顶点n+1，n和n+2定义了第n个三角形，绘制N-2个三角 形。

GL_QUAD_STRIP：绘制一组相连的四边形。每个四边形是由一对顶点及其后给定的一对顶点共同确定的。顶点2n-1，2n，2n+2和2n+1定义了第n个四边形，绘制了N/2-1个   四边形。

GL_POLYGON：绘制了一个凸多边形。顶点1到n定义了这个多边形。

而glVertex3f()的三个函数对应x,y,z轴的坐标，共4*6个glVertex3f()函数调用，对应立方体6个面的4个点。最后使用glFlush()清除缓存。

再构建一个display函数用于展示，将绘制函数置于display函数中：

void display(void){
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);    
    Draw();
    glutSwapBuffers();            
}

清屏函数还是熟悉的味道，只是多了glutSwapBuffers()用于交换缓冲区和显示图形。

接下来是一个实现绘图之后转换矩阵模式的函数，用于主函数中的回调函数glutReshapeFunc()中:

void reshape(GLsizei w, GLsizei h){
    glViewport(0, 0, w, h);        
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);           
    gluPerspective(60, (GLfloat)w / h, 0, 100);  
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);      
}

绘图以后先将矩阵模式调为投影模式，在投影模式下使用gluPerspective调整投影模型（不同模式下能执行的操作不一样），四个参数分别代表视野范围（值越大，视野范围越宽阔），裁剪面的宽w高h比（影响到视野的截面有多大），近裁剪面到眼睛的距离，远裁剪面到眼睛的距离（都不能设置设置为负值）。设置完之后把矩阵设置为视图模式。

最后是main()函数：

int main(int argc, char* argv[]){
    glutInit(&argc, argv);  
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);   
    glutInitWindowSize(600, 600);   
    glutInitWindowPosition(100, 100); 
    glutCreateWindow("大立方体？");
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);                
    glutMainLoop();
    return 0;
}

main函数的固定搭配glutInit()，之后设置显示模式为RGB单缓存区，分别设置窗口大小和位置之后，使用glutDisplayFunc()调用display()，glutReshapeFunc调用reshape，所得图形是这样：

 

呃…这不是个正方形嘛，其实只是我们的视点正对着立方体 而已。

接下来给它贴上纹理，首先加入三轴的旋转变量与一个纹理数组：

GLfloat  xrot = 0; 
GLfloat  yrot = 0;  
GLfloat  zrot = 0;   
GLuint  texture[1];  

读入贴图文件：

AUX_RGBImageRec* LoadBMP(const char Filename[7]){
    FILE* File = NULL;         
    if (!Filename){
        return NULL;        
    }
    File = fopen(Filename, "r");       
    if (File) {
        fclose(File);        
        return auxDIBImageLoadA(Filename);    
    }
    return NULL;       
}

听说是固定搭配？

有了读取位图的函数，我们需要将它转换成纹理：

int LoadGLTextures(GLuint* texture, const char bmp_file_name[7], int texture_id){
    int re=1;         
    AUX_RGBImageRec* TextureImage[1];
    memset(TextureImage, 0, sizeof(void*) * 1);  
    if (TextureImage[0] = LoadBMP(bmp_file_name)){
        re = 0;         
        glGenTextures(texture_id, texture); 
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, *texture); 
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3, TextureImage[0]->sizeX, TextureImage[0]->sizeY, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, TextureImage[0]->data);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); 
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); 
    }
    if (TextureImage[0]){
        if (TextureImage[0]->data){
            free(TextureImage[0]->data); 
        }
        free(TextureImage[0]); 
    }
    else
        printf("纹理不存在");
    return re;      
}

首先声明一个AUX_RGBImageRec类型的指针，memset初始化之后调用之前的函数载入位图，glGenTextures生成纹理，参数分别为生成纹理的数量与指针，使用glBindTexture 将一个命名的纹理绑定到一个纹理目标上，glTexImage2D功能是根据指定的参数，生成一个2D纹理，这里的长、宽都必须是2的整数次方，glTexParameteri……是神秘的纹理过滤函数，对我们的纹理分别进行了一次缩小与放大的线性过滤。纹理生成之后，释放原图像的空间。

接下来修改绘制函数，将纹理映射到六个面上：

void Draw(void){
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT ); 
    glLoadIdentity();        

    glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f);       
    glRotatef(xrot, 1.0f, 0.0f, 0.0f);         
    glRotatef(yrot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);        
    glRotatef(zrot, 0.0f, 0.0f, 1.0f);        

    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);     
    glBegin(GL_QUADS);

    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); 

    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f); 

    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); 

    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);
    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); 

    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);

    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); 
    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); 
    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); 

    glEnd();
    glFlush();
}

glRotatef用来设置opengl中绘制实体的自转方式，为我们的模型动起来做准备。比起之前的draw函数，这里多了glTexCoord2f，两参数分别为X轴坐标，Y轴坐标，用于绘制图形时指定纹理的坐标，其中x、y的坐标：0.0是纹理的左侧，1.0是纹理的右侧；0.0是纹理的底部，1.0是纹理的顶部。

这里继续新增一个纹理初始化函数：

void init(void){
    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);            
    glCullFace(GL_BACK);                       
    glEnable(GL_CULL_FACE);                    
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    LoadGLTextures(&texture[0], "111_.bmp", 1);            
}

使用清屏函数之后，使用glCullFace禁用多边形背面上的光照、阴影和颜色计算及操作，消除不必要的渲染计算，使用glEnable开启之前的消除操作。最后载入之前生成的纹理。

给出我们修改以后的主函数：

int main(int argc, char* argv[]){
    glutInit(&argc, argv);  
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);   
    glutInitWindowSize(600, 600);   
    glutInitWindowPosition(100, 100); 
    glutCreateWindow("贴图立方体？");
    init();  
    LoadGLTextures(&texture[0], "111_.bmp", 1);
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);             
    glutMainLoop();
    return 0;
}

可以注意到新增了初始化函数与纹理载入函数，结果为：

 

看起来还只是一个平面图？为了让它转起来，写入鼠标响应函数：

void RotateRect() {
    xrot += 1.0f;   
    glutPostRedisplay();   
    yrot += 1.0f;
    glutPostRedisplay();
    zrot += 1.0f;
    glutPostRedisplay();
    Sleep(10);
}


void OnMouse(int button, int state, int x, int y){
    if (button == GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_DOWN){
        glutIdleFunc(RotateRect);
    }
    if (button == GLUT_RIGHT_BUTTON && state == GLUT_DOWN){
        glutIdleFunc(NULL);
    }
}

在RotateRect中修改各个维度的旋转量，使用glutPostRedisplay进行重绘，为了不使它暴走旋转，调用winbase.h中的Sleep函数，变量改变一次暂停程序10毫秒。定义鼠标响应函数，左键启动，右键暂停（返回NULL），在回调函数glutIdleFunc中调用RotateRect功能。

修改主函数：

int main(int argc, char* argv[]){
    glutInit(&argc, argv);  //固定格式
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);  
    glutInitWindowSize(600, 600);    
    glutInitWindowPosition(100, 100); 
    glutCreateWindow("贴图立方体？");
    init();  
    LoadGLTextures(&texture[0], "111_.bmp", 1);
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);                
    glutMouseFunc(&OnMouse);  
    glutMainLoop();
    return 0;
}

到这里 纹理映射实验就基本结束了。

参考博客：

https://blog.csdn.net/dcrmg/article/details/53223680?utm_source=blogxgwz2

https://www.cnblogs.com/OctoptusLian/p/7366844.html#commentform

https://blog.csdn.net/tyxkzzf/article/details/40921713

https://blog.csdn.net/yangmeng900816/article/details/46816007