OpenGLES：3D立方体纹理贴图

效果展示

一.概述

前几篇博文讲解了OpenGLES绘制多种3D图形，并赋予丰富的色彩，但是在这些3D图形绘制过程中，有一点还没有涉及，就是纹理贴图。

今天这篇博文我会用如下六张图片对立方体进行纹理贴图，实现六个面都是贴图的3D旋转立方体

二.GLRender：变量定义

2.1 常规变量定义

//顶点坐标属性
private int vPosition;
//纹理坐标属性
private int aTextureCoord;
//转换矩阵属性
private int mvpMatrix;
//采样器
private int sampler;      

//surface宽高比
private float ratio;

2.2 顶点、纹理相关变量定义

之前绘制混色旋转立方体的博文：《OpenGLES：绘制一个混色旋转的3D立方体》，定义了三个数组，在onDrawFrame()绘制时直接绘制索引实现立方体

• 顶点坐标数组
• 顶点颜色数组
• 顶点索引数组

今天这篇博文对立方体的实现与之前并不相同，不再使用索引绘制，只定义并实现了两个数组：

• 顶点坐标数组
• 纹理坐标数组

这两个数组是必须的

//顶点坐标数组
public static float[] vertexData = new float[] {
   ...
}
//纹理坐标数组
public static float[] textureData = new float[] {
   ...
}

//顶点坐标缓冲
private FloatBuffer vertexBuffer;
//纹理坐标缓冲
private FloatBuffer textureBuffer;

纹理和贴图也定了两个数组：

• 纹理Id数组
• 图片资源Id数组

图片资源Id数组并不是必须的，主要是优化纹理操作时的流程代码

//纹理id数组
private int[] textureIds;

//图片资源id数组
public static int[] textureResIds = new int[]{
		R.drawable.cube_texture_1,
		R.drawable.cube_texture_2,
		R.drawable.cube_texture_3,
		R.drawable.cube_texture_4,
		R.drawable.cube_texture_5,
		R.drawable.cube_texture_6
};

2.3 定义MVP矩阵

//MVP矩阵
private float[] mMVPMatrix = new float[16];

三.GLRender：着色器、内存分配等

3.1 着色器创建、链接、使用

3.2 着色器属性获取、赋值

3.3 缓冲内存分配

这几个部分的代码实现2D图形绘制基本一致

可参考以前2D绘制的相关博文，里面都有详细的代码实现

不再重复展示代码

三.GLRender：多纹理加载

多纹理加载在之前这篇博客中有讲解过：《OpenGLES：多纹理贴图，文字水印》，其中实现了一个LoadTexture()函数，通过多次调用该函数，传入纹理Id和图片资源Id实现纹理生成和贴图绑定。

本篇博文对这个函数进行优化，只需要传入图片资源Id数组，在函数内部根据图片数量完成纹理生成和绑定，并返回生成的纹理数组

代码如下：

//纹理Id根据贴图数量在Api内部创建，加载纹理贴图后返回纹理Id数组
public static int[] LoadTexture(Context context, int[] resIds) {
	BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
	options.inScaled = false;
	Bitmap[] bitmaps = new Bitmap[resIds.length];
	// 生成纹理id
	final int[] textureIds = new int[resIds.length];
	glGenTextures(resIds.length, textureIds, 0);
	for (int i = 0; i < resIds.length; i++) {
		bitmaps[i] = BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(), resIds[i], options);
		// 绑定纹理到OpenGL
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureIds[i]);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
		// 加载bitmap到纹理中
		GLUtils.texImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, bitmaps[i], 0);
		// 生成MIP贴图
		glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
		// 取消绑定纹理
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
		bitmaps[i].recycle();
	}
	return textureIds;
}

五.GLRender：绘制

onDrawFrame()中的关键点有两处

5.1 MVP矩阵

//MVP矩阵赋值
mMVPMatrix = TransformUtils.getCubeTextureMVPMatrix(ratio);
//设置MVP变换矩阵到着色器程序/渲染器
glUniformMatrix4fv(mvpMatrix, 1, false, mMVPMatrix, 0);

getCubeTextureMVPMatrix() 函数代码:

//计算MVP变换矩阵
public static float[] getCubeTextureMVPMatrix(float ratio) {
	//初始化modelMatrix, viewMatrix, projectionMatrix
	float[] modelMatrix = getIdentityMatrix(16, 0); //模型变换矩阵
	float[] viewMatrix = getIdentityMatrix(16, 0); //观测变换矩阵/相机矩阵
	float[] projectionMatrix = getIdentityMatrix(16, 0); //投影变换矩阵

	//获取modelMatrix, viewMatrix, projectionMatrix
	mCubeTextureRotateAgree = (mCubeTextureRotateAgree + 0.5f) % 360;
	Matrix.rotateM(modelMatrix, 0, mCubeTextureRotateAgree, -1, -1, 1); //获取模型旋转变换矩阵
	Matrix.setLookAtM(viewMatrix, 0, 0, 5, 10, 0, 0, 0, 0, 1, 0); //获取观测变换矩阵，设置相机位置
	Matrix.frustumM(projectionMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 3, 20); //获取透视投影变换矩阵，正交投影：Matrix.orthoM(...)

	//计算MVP变换矩阵: mvpMatrix = projectionMatrix * viewMatrix * modelMatrix
	float[] tempMatrix = new float[16];
	float[] mvpMatrix = new float[16];
	Matrix.multiplyMM(tempMatrix, 0, viewMatrix, 0, modelMatrix, 0);
	Matrix.multiplyMM(mvpMatrix, 0, projectionMatrix, 0, tempMatrix, 0);

	return mvpMatrix;
}

5.2 激活、绑定和绘制纹理

/********* 纹理操作：激活、绑定 **********/
glActiveTexture(GL_TEXTURE);
int count = 4;
for (int i =0; i < textureIds.length; i++) {
	int first = i * count;
	//绑定纹理
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureIds[i]);
	//绘制正方体的表面（6个面，每个面2个三角形）
	glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, first, count);
}

六.着色器代码

就是最基础的着色器实现，并无特别之处

(1).cube_texture_vertex_shader.glsl

#version 300 es

layout (location = 0) in vec4 vPosition;
layout (location = 1) in vec2 aTextureCoord;

uniform mat4 mvpMatrix;

out vec2 vTexCoord;

void main() {
    gl_Position = mvpMatrix * vPosition;
    vTexCoord = aTextureCoord;
}

(2).cube_texture_fragtment_shader.glsl

#version 300 es
#extension GL_OES_EGL_image_external_essl3 : require
precision mediump float;

uniform sampler2D sampler;

in vec2 vTexCoord;

out vec4 outColor;

void main(){
    outColor = texture(sampler,vTexCoord);
}

八.结束语

3D立方体纹理贴图的讲解到此就结束了

最终实现效果如本博文开头所示