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一、原始图像数据
图像存储空间 = 图像的⾼高度 * 图像宽度 * 每个像素的字节数
例子:RGB(8位),宽度:199像素。图片每行需要多少存储空间?
199 * 3 * 8 = 597字节
二、认识函数
2.1、改变/回复像素存储方式
改变像素存储⽅方式
void glPixelStorei(GLenum pname,GLint param);
恢复像素存储⽅方式
void glPixelStoref(GLenum pname,GLfloat param);
例子：
参数1:GL_UNPACK_ALIGNMENT 指定OpenGL 如何从数据缓存区中解包图像数据
参数2:表示参数GL_UNPACK_ALIGNMENT 设置的值
GL_UNPACK_ALIGNMENT 指内存中每个像素行起点的排列请求，允许设置为1 (byte排列列)、2(排列为偶数byte的⾏)、4(字word排列)、8(⾏从双字节边界开始)
glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,1);
2.2、从颜色缓存区内容作为像素图直接读取
void glReadPixels(GLint x,GLint y,GLSizei width,GLSizei
height, GLenum format, GLenum type,const void * pixels);
参数1:x,矩形左下角的窗⼝坐标
参数2:y,矩形左下角的窗⼝坐标
参数3:width,矩形的宽，以像素为单位
参数4:height,矩形的高，以像素为单位
参数5:format,OpenGL 的像素格式,参考图1
参数6:type,解释参数pixels指向的数据，告诉OpenGL 使⽤缓存区中的什么数据类型来存储颜⾊色分量，像素数据的数据类型,参考图2
参数7:pixels,指向图形数据的指针
图1.OpenGL 像素格式.jpeg
图2.像素数据的数据类型.jpeg
glReadBuffer(mode);
指定读取的缓存
glWriteBuffer(mode)；
指定写⼊入的缓存
2.3、载⼊纹理
void glTexImage1D(GLenum target,GLint level,GLint
internalformat,GLsizei width,GLint border,GLenum
format,GLenum type,void *data);
void glTexImage2D(GLenum target,GLint level,GLint
internalformat,GLsizei width,GLsizei height,GLint
border,GLenum format,GLenum type,void * data);
void glTexImage3D(GLenum target,GLint level,GLint internalformat,GLSizei width,GLsizei height,GLsizei depth,GLint border,GLenum format,GLenum type,void *data)
*target:GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D。
- Level:指定所加载的mip贴图层次。⼀般我们都把这个参数设置为0。
- internalformat:每个纹理单元中存储多少颜色成分。
- width、height、depth参数:指加载纹理理的宽度、⾼高度、深度。这些值必须是 2的整数次⽅方。(这是因为OpenGL 旧版本上的遗留留下的⼀一个要求。当然现在已经可以支持不是 2的整数次⽅方。但是开发者们还是习惯使⽤用以2的整数次⽅方去设置这些参数。)
- border参数:允许为纹理理贴图指定⼀一个边界宽度。
- format、type、data参数:与我们在讲glDrawPixels 函数对于的参数相同
2.4、更新纹理
void glTexSubImage1D(GLenum target,GLint level,GLint xOffset,GLsizei width,GLenum
format,GLenum type,const GLvoid *data);
void glTexSubImage2D(GLenum target,GLint level,GLint xOffset,GLint yOffset,GLsizei
width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,const GLvoid *data);
void glTexSubImage3D(GLenum target,GLint level,GLint xOffset,GLint yOffset,GLint
zOffset,GLsizei width,GLsizei height,GLsizei depth,Glenum type,const GLvoid * data);
2.5、插入替换纹理
void glCopyTexSubImage1D(GLenum target,GLint level,GLint xoffset,GLint x,GLint y,GLsize
width);
void glCopyTexSubImage2D(GLenum target,GLint level,GLint xoffset,GLint yOffset,GLint x,
y,GLsizei width,GLsizei height);
void glCopyTexSubImage3D(GLenum target,GLint level,GLint xoffset,GLint yOffset,GLint
zOffset,GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei height);
2.6、使⽤颜⾊缓存区加载数据,形成新的纹理使⽤
void glCopyTexImage1D(GLenum target,GLint level,GLenum
internalformt,GLint x,GLint y,GLsizei width,GLint border);
void glCopyTexImage2D(GLenum target,GLint level,GLenum
internalformt,GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei
height,GLint border);
x,y 在颜⾊缓存区中指定了开始读取纹理数据的位置; 缓存区里的数据，是源缓存区通过glReadBuffer设置的。
注意:不存在glCopyTextImage3D ，因为我们⽆法从2D 颜⾊色缓存区中获取体积数据。
三、纹理对象
void glGenTextures(GLsizei n,GLuint * textTures);
使⽤函数分配纹理对象
指定纹理对象的数量和指针(指针指向一个⽆符号整形数组，由纹理对象标识符填充)。
void glBindTexture(GLenum target,GLunit texture);
绑定纹理理状态
参数target:GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
参数texture:需要绑定的纹理理对象
void glDeleteTextures(GLsizei n,GLuint *textures); //测试纹理理对象是否有效
删除绑定纹理理对象
纹理对象以及纹理对象指针(指针指向一个⽆符号整形数组，由纹理对象标识符填充)。
GLboolean glIsTexture(GLuint texture);
如果texture是⼀一个已经分配空间的纹理理对象，那么这个函数会返回GL_TRUE,否则会返回GL_FALSE。
3.1、设置纹理参数
glTexParameterf(GLenum target,GLenum pname,GLFloat param);
glTexParameteri(GLenum target,GLenum pname,GLint param);
glTexParameterfv(GLenum target,GLenum pname,GLFloat *param);
glTexParameteriv(GLenum target,GLenum pname,GLint *param);
参数1:target,指定这些参数将要应用在哪个纹理模式上，比如GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D。
参数2:pname,指定需要设置那个纹理参数
参数3:param,设定特定的纹理参数的值
3.2、设置过滤⽅式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST)
纹理缩⼩时,使⽤邻近过滤
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR)
纹理放大时,使用线性过滤
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
3.2、设置环绕方式
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| GL_REPEAT | 对纹理的默认行。重复纹理图像 |
| GL_MIRRORED | 和GL_REPEAT一样,但每次重复图片是镜像放置的。 |
| GL_CLAMP_TO_EDGE | 纹理坐标会被约束在0到1之间,超出部分会重复纹理坐标的边缘，产生一种边缘被拉伸的效果。 |
| GL_CLAMP_TO_BORDER | 超出的坐标为用户指定的边缘颜色。 |
当纹理坐标超出默认范围时,每个选项都有不同视觉效果输出。我们来看看这些纹理图像的例子:
WechatIMG22.jpeg
glTextParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAR_S,GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTextParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAR_T,GL_CLAMP_TO_EDGE);
参数1:GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
参数2:GL_TEXTURE_WRAP_S、GL_TEXTURE_T、GL_TEXTURE_R,针对s,t,r坐标
参数3:GL_REPEAT、GL_CLAMP、GL_CLAMP_TO_EDGE、GL_CLAMP_TO_BORDER
GL_REPEAT:OpenGL 在纹理坐标超过1.0的⽅向上对纹理进⾏重复;
GL_CLAMP:所需的纹理单元取⾃纹理边界或TEXTURE_BORDER_COLOR. GL_CLAMP_TO_EDGE环绕模式强制对范围之外的纹理坐标沿着合法的纹理单元的最后⼀⾏或者最后一列来进⾏采样。
GL_CLAMP_TO_BORDER:在纹理坐标在0.0到1.0范围之外的只使⽤边界纹理单元。边界纹理单元是作为围绕基本图像的额外的行和列，并与基本纹理图像一起加载的。
四、金字塔案例
#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLFrame.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#ifdef __APPLE__
#include
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include
#endif
GLShaderManager shaderManager;
GLMatrixStack modelViewMatrix;
GLMatrixStack projectionMatrix;
GLFrame cameraFrame;
GLFrame objectFrame;
GLFrustum viewFrustum;
GLBatch pyramidBatch;
//纹理变量，一般使用无符号整型
GLuint textureID;
GLGeometryTransform transformPipeline;
M3DMatrix44f shadowMatrix;
//绘制金字塔
void MakePyramid(GLBatch& pyramidBatch)
{
/*1、通过pyramidBatch组建三角形批次
参数1：类型
参数2：顶点数
参数3：这个批次中将会应用1个纹理
注意：如果不写这个参数，默认为0。
*/
pyramidBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 18, 1);
/***前情导入
1)设置法线
void Normal3f(GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
Normal3f：添加一个表面法线（法线坐标 与 Vertex顶点坐标中的Y轴一致）
表面法线是有方向的向量，代表表面或者顶点面对的方向（相反的方向）。在多数的关照模式下是必须使用。后面的课程会详细来讲法线的应用
pyramidBatch.Normal3f(X,Y,Z);
2)设置纹理坐标
void MultiTexCoord2f(GLuint texture, GLclampf s, GLclampf t);
参数1：texture，纹理层次，对于使用存储着色器来进行渲染，设置为0
参数2：s：对应顶点坐标中的x坐标
参数3：t:对应顶点坐标中的y
(s,t,r,q对应顶点坐标的x,y,z,w)
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0,s,t);
3)void Vertex3f(GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
void Vertex3fv(M3DVector3f vVertex);
向三角形批次类添加顶点数据(x,y,z);
pyramidBatch.Vertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
4)获取从三点找到一个法线坐标(三点确定一个面)
void m3dFindNormal(result,point1, point2,point3);
参数1：结果
参数2-4：3个顶点数据
*/
//塔顶
M3DVector3f vApex = { 0.0f, 1.0f, 0.0f };
M3DVector3f vFrontLeft = { -1.0f, -1.0f, 1.0f };
M3DVector3f vFrontRight = { 1.0f, -1.0f, 1.0f };
M3DVector3f vBackLeft = { -1.0f, -1.0f, -1.0f };
M3DVector3f vBackRight = { 1.0f, -1.0f, -1.0f };
M3DVector3f n;
//金字塔底部
//底部的四边形 = 三角形X + 三角形Y
//三角形X = (vBackLeft,vBackRight,vFrontRight)
//1.找到三角形X 法线
m3dFindNormal(n, vBackLeft, vBackRight, vFrontRight);
//vBackLeft
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
//vBackRight
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackRight);
//vFrontRight
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
//三角形Y =(vFrontLeft,vBackLeft,vFrontRight)
//1.找到三角形X 法线
m3dFindNormal(n, vFrontLeft, vBackLeft, vFrontRight);
//vFrontLeft
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontLeft);
//vBackLeft
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
//vFrontRight
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
// 金字塔前面
//三角形：（Apex，vFrontLeft，vFrontRight）
m3dFindNormal(n, vApex, vFrontLeft, vFrontRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
//金字塔左边
//三角形：（vApex, vBackLeft, vFrontLeft）
m3dFindNormal(n, vApex, vBackLeft, vFrontLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontLeft);
//金字塔右边
//三角形：（vApex, vFrontRight, vBackRight）
m3dFindNormal(n, vApex, vFrontRight, vBackRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vFrontRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackRight);
//金字塔后边
//三角形：（vApex, vBackRight, vBackLeft）
m3dFindNormal(n, vApex, vBackRight, vBackLeft);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.5f, 1.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vApex);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackRight);
pyramidBatch.Normal3fv(n);
pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
pyramidBatch.Vertex3fv(vBackLeft);
//结束批次设置
pyramidBatch.End();
}
// 将TGA文件加载为2D纹理。
bool LoadTGATexture(const char *szFileName, GLenum minFilter, GLenum magFilter, GLenum wrapMode)
{
GLbyte *pBits;
int nWidth, nHeight, nComponents;
GLenum eFormat;
//1、读纹理位，读取像素
//参数1：纹理文件名称
//参数2：文件宽度地址
//参数3：文件高度地址
//参数4：文件组件地址
//参数5：文件格式地址
//返回值：pBits,指向图像数据的指针
pBits = gltReadTGABits(szFileName, &nWidth, &nHeight, &nComponents, &eFormat);
if(pBits == NULL)
return false;
//2、设置纹理参数
//参数1：纹理维度
//参数2：为S/T坐标设置模式
//参数3：wrapMode,环绕模式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, wrapMode);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, wrapMode);
//参数1：纹理维度
//参数2：线性过滤
//参数3：wrapMode,环绕模式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, minFilter);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, magFilter);
//3.载入纹理
//参数1：纹理维度
//参数2：mip贴图层次
//参数3：纹理单元存储的颜色成分（从读取像素图是获得）
//参数4：加载纹理宽
//参数5：加载纹理高
//参数6：加载纹理的深度
//参数7：像素数据的数据类型（GL_UNSIGNED_BYTE，每个颜色分量都是一个8位无符号整数）
//参数8：指向纹理图像数据的指针
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, nComponents, nWidth, nHeight, 0,
eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBits);
//使用完毕释放pBits
free(pBits);
//4.加载Mip,纹理生成所有的Mip层
//参数：GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
return true;
}
void SetupRC()
{
//1.
glClearColor(0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f );
shaderManager.InitializeStockShaders();
//2.
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
//3.
//分配纹理对象 参数1:纹理对象个数，参数2:纹理对象指针
glGenTextures(1, &textureID);
//绑定纹理状态 参数1：纹理状态2D 参数2：纹理对象
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
//将TGA文件加载为2D纹理。
//参数1：纹理文件名称
//参数2&参数3：需要缩小&放大的过滤器
//参数4：纹理坐标环绕模式
LoadTGATexture("stone.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE);
//4.创造金字塔pyramidBatch
MakePyramid(pyramidBatch);
//5.
/**相机frame MoveForward(平移)
参数1：Z，深度（屏幕到图形的Z轴距离）
*/
cameraFrame.MoveForward(-10);
}
// 清理…例如删除纹理对象
void ShutdownRC(void)
{
glDeleteTextures(1, &textureID);
}
void RenderScene(void)
{
//1.颜色值&光源位置
static GLfloat vLightPos [] = { 1.0f, 1.0f, 0.0f };
static GLfloat vWhite [] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
//2.清理缓存区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//3.当前模型视频压栈
modelViewMatrix.PushMatrix();
//添加照相机矩阵
M3DMatrix44f mCamera;
//从camraFrame中获取一个4*4的矩阵
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
//矩阵乘以矩阵堆栈顶部矩阵，相乘结果存储到堆栈的顶部 将照相机矩阵 与 当前模型矩阵相乘 压入栈顶
modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
//创建mObjectFrame矩阵
M3DMatrix44f mObjectFrame;
//从objectFrame中获取矩阵，objectFrame保存的是特殊键位的变换矩阵
objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
//矩阵乘以矩阵堆栈顶部矩阵，相乘结果存储到堆栈的顶部 将世界变换矩阵 与 当前模型矩阵相乘 压入栈顶
modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
//4.绑定纹理，因为我们的项目中只有一个纹理。如果有多个纹理。绑定纹理很重要
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
/*5.点光源着色器
参数1：GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF（着色器标签）
参数2：模型视图矩阵
参数3：投影矩阵
参数4：视点坐标系中的光源位置
参数5：基本漫反射颜色
参数6：图形颜色（用纹理就不需要设置颜色。设置为0）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
transformPipeline.GetModelViewMatrix(),
transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
vLightPos, vWhite, 0);
//pyramidBatch 绘制
pyramidBatch.Draw();
//模型视图出栈，恢复矩阵（push一次就要pop一次）
modelViewMatrix.PopMatrix();
//6.交换缓存区
glutSwapBuffers();
}
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
if(key == GLUT_KEY_UP)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_DOWN)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_LEFT)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_RIGHT)
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
glutPostRedisplay();
}
void ChangeSize(int w, int h)
{
//1.设置视口
glViewport(0, 0, w, h);
//2.创建投影矩阵
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w) / float(h), 1.0f, 500.0f);
//viewFrustum.GetProjectionMatrix() 获取viewFrustum投影矩阵
//并将其加载到投影矩阵堆栈上
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//3.设置变换管道以使用两个矩阵堆栈（变换矩阵modelViewMatrix ，投影矩阵projectionMatrix）
//初始化GLGeometryTransform 的实例transformPipeline.通过将它的内部指针设置为模型视图矩阵堆栈 和 投影矩阵堆栈实例，来完成初始化
//当然这个操作也可以在SetupRC 函数中完成，但是在窗口大小改变时或者窗口创建时设置它们并没有坏处。而且这样可以一次性完成矩阵和管线的设置。
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
glutInitWindowSize(800, 600);
glutCreateWindow("Pyramid");
glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
glutDisplayFunc(RenderScene);
GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
SetupRC();
glutMainLoop();
ShutdownRC();
return 0;
}
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