Android 3D系列之纹理篇

Android 3D系列之纹理篇

[日期：2011-09-25]

来源：Linux社区  作者：hmg25

之前的例子都是纯色的3D模型。今天我们就开始给这些模型贴上华丽丽的纹理，让他们看起来更加接近我们印象中的真实物体。

相关阅读：

Android 3D 系列之光效篇 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43749.htm

Android 3D系列之入门实践篇 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43751.htm

Android 3D 系列之纹理篇 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43753.htm

Android 3D系列之基本概念篇 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43752.htm

功能启动

为使用纹理，我们需要打开OpenGL的一些开关以启动我们需要的一些功能：

 gl.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D);

。这个调用是必不可缺的；如果你没有打开此功能，那么你就无法将图像映射到多边形上。它可以在需要时打开和关闭，通常在初始化时打开。

创建纹理

生成纹理

OpenGL 中的纹理通过一个唯一号引用，通过函数 glBindTexture() 实现。你 可以自己指定这个唯一号，或者通过调用 glGenTextures () 函数生成一个唯一 号。

int[] tmp_tex = new int[1];//尽管只有一个纹理，但使用一个元素的数组
//glGenTextures(申请个数，存放数组，偏移值）
gl.glGenTextures(1, tmp_tex, 0); //向系统申请可用的，用于标示纹理的ID
               int texture = tmp_tex[0];

纹理绑定

在为纹理生成名称后，在为纹理提供图像数据之前，我们必须绑定纹理。绑定使得指定纹理处于活动状态。一次只能激活一个纹理。活动的或“被绑定”的纹理是绘制多边形时使用的纹理，也是新纹理数据将加载其上纹理，所以在提供图像数据前必须绑定纹理。

 gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, texture);

绑定纹理数据，传入指定图片
   GLUtils.texImage2D(GL10.GL_TEXTURE_2D, 0, bmp, 0);   

纹理限制

   用于纹理的图像宽和高必须为乘方，比如 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 或 1024。例如图像可能为 64×128 或 512×512。

纹理坐标

当纹理映射启动后绘图时，你必须为OpenGL ES提供其他数据，即顶点数组中各顶点的 纹理坐标。纹理坐标定义了图像的哪一部分将被映射到多边形。它的工作方式有点奇怪。与我们顶点坐标方向不一致，假设你有一个正方形或长方形的纹理，其左下角为二维平面的原点，高和宽的单位为一。像这样：

 

这就是我们的“纹理坐标系统”，不使用x 和 y 来代表二维空间，我们使用 s 和 t 作为纹理坐标轴，但原理上是一样的。

除了 s 和 t 轴外，被映射的纹理在多边形同样有两个轴，它们称为 u 和 v轴。这是源于许多3D图像程序中的UV 映射 的术语。

 

好，我们明白了纹理坐标系统，我们现在讨论怎样使用这些纹理坐标。当我们指定顶点数组中的顶点时，我们需要在另一个数组中提供纹理坐标，它称为纹理坐标数组。 每个顶点，我们使用float 来指定顶点在上图所示坐标系统的位置。让我们看看一个可能是最为简单的例子，将整个图像映射到一个由三角形条组成的正方形上。首先，我们创建一个由四个顶点组成的顶点数组：

 

现在将两个框图叠在一起，所使用的坐标数组的值变得很明显：

将其转化为坐标数组：

 float texCoords[] = new float[]{ 0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f };


   
   
   
   

    
    
    
    纹理坐标对应纹理在物体上的图片位置和方向。
   
   
   
   
   
   
   
   

    
    
    
    我们还需要传递纹理坐标给系统
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    
    
    
    gl.glTexCoordPointer(2, GL10.GL_FLOAT, 0, texBuff); gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY); //开启纹理坐标数组
   
   
   
   
   
   
   
   

    
    
    
    
   
   
   
   
   
   
   
   

    
    
    
    我们今天实例的效果：
   
   
   
   

   
   
   
   

    
    
    
    
   
   
   
   
   
   
   
   

    
    
    
    代码：
   
   
   
   
   
   
   
   

    
    
    
    
    
    
    
    
 
     

         
     
 
    
    
    
    
    
public class CubeRenderer implements Renderer {

    Bitmap bmp;
    float box[] = new float[] {
            // FRONT
            -0.5f, -0.5f,  0.5f,
             0.5f, -0.5f,  0.5f,
            -0.5f,  0.5f,  0.5f,
             0.5f,  0.5f,  0.5f,
            // BACK
            -0.5f, -0.5f, -0.5f,
            -0.5f,  0.5f, -0.5f,
             0.5f, -0.5f, -0.5f,
             0.5f,  0.5f, -0.5f,
            // LEFT
            -0.5f, -0.5f,  0.5f,
            -0.5f,  0.5f,  0.5f,
            -0.5f, -0.5f, -0.5f,
            -0.5f,  0.5f, -0.5f,
            // RIGHT
             0.5f, -0.5f, -0.5f,
             0.5f,  0.5f, -0.5f,
             0.5f, -0.5f,  0.5f,
             0.5f,  0.5f,  0.5f,
            // TOP
            -0.5f,  0.5f,  0.5f,
             0.5f,  0.5f,  0.5f,
             -0.5f,  0.5f, -0.5f,
             0.5f,  0.5f, -0.5f,
            // BOTTOM
            -0.5f, -0.5f,  0.5f,
            -0.5f, -0.5f, -0.5f,
             0.5f, -0.5f,  0.5f,
             0.5f, -0.5f, -0.5f,
        };

    float lightAmbient[] = new float[] { 0.5f, 0.5f, 0.6f, 1.0f };  //环境光
    float lightDiffuse[] = new float[] { 0.6f, 0.6f, 0.6f, 1.0f };//漫反射光
    float[] lightPos = new float[] {0,0,3,1};  //光源位置
/*
 * 因为进行光照处理，你必须告知系统你定义的模型各个面的方向，以便系统计算光影情况，方向的描述是通过向量点来描述的
 */
    float norms[] = new float[] { //法向量数组，用于描述个顶点的方向，以此说明各个面的方向
            // FRONT
            0f,  0f,  1f, //方向为(0,0,0)至(0,0,1)即Z轴正方向
            0f,  0f,  1f,
            0f,  0f,  1f,
            0f,  0f,  1f,
            // BACK
            0f,  0f,  -1f,
            0f,  0f,  -1f,
            0f,  0f,  -1f,
            0f,  0f,  -1f,
            // LEFT
            -1f,  0f,  0f,
            -1f,  0f,  0f,
            -1f,  0f,  0f,
            -1f,  0f,  0f,
            // RIGHT
            1f, 0f, 0f,
            1f, 0f, 0f,
            1f, 0f, 0f,
            1f, 0f, 0f,
            // TOP
            0f,  1f, 0f,
            0f,  1f, 0f,
            0f,  1f, 0f,
            0f,  1f, 0f,
            // BOTTOM
            0f,  -1f, 0f,
            0f,  -1f, 0f,
            0f,  -1f, 0f,
            0f,  -1f, 0f
        };


    float texCoords[] = new float[] { //纹理坐标对应数组
            // FRONT
             0.0f, 0.0f,
             1.0f, 0.0f,
             0.0f, 1.0f,
             1.0f, 1.0f,
            // BACK
             1.0f, 0.0f,
             1.0f, 1.0f,
             0.0f, 0.0f,
             0.0f, 1.0f,
            // LEFT
             1.0f, 0.0f,
             1.0f, 1.0f,
             0.0f, 0.0f,
             0.0f, 1.0f,
            // RIGHT
             1.0f, 0.0f,
             1.0f, 1.0f,
             0.0f, 0.0f,
             0.0f, 1.0f,
            // TOP
             0.0f, 0.0f,
             1.0f, 0.0f,
             0.0f, 1.0f,
             1.0f, 1.0f,
            // BOTTOM
             1.0f, 0.0f,
             1.0f, 1.0f,
             0.0f, 0.0f,
             0.0f, 1.0f
        };


    FloatBuffer cubeBuff;
    FloatBuffer normBuff;
    FloatBuffer texBuff;

    float xrot = 0.0f;
    float yrot = 0.0f;

    /**
     * 将float数组转换存储在字节缓冲数组
     * @param arr
     * @return
     */
    public FloatBuffer makeFloatBuffer(float[] arr) {
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(arr.length * 4);//分配缓冲空间，一个float占4个字节
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder()); //设置字节顺序， 其中ByteOrder.nativeOrder()是获取本机字节顺序
        FloatBuffer fb = bb.asFloatBuffer(); //转换为float型
        fb.put(arr);        //添加数据
        fb.position(0);      //设置数组的起始位置
        return fb;
    }

    public CubeRenderer(Context c) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        cubeBuff = makeFloatBuffer(box);//转换float数组
        normBuff = makeFloatBuffer(norms);
        texBuff = makeFloatBuffer(texCoords);
        bmp = BitmapFactory.decodeResource(c.getResources(), R.drawable.face);
    }


    protected void init(GL10 gl) {
        gl.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);//设置清屏时背景的颜色，R，G，B，A

        gl.glEnable(GL10.GL_LIGHTING); //启用光照
        gl.glEnable(GL10.GL_LIGHT0);  //开启光源0
        //设置光照参数，也可以使用默认的，不设置
        gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_AMBIENT, lightAmbient, 0);
        gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_DIFFUSE, lightDiffuse, 0);
        gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_POSITION, lightPos, 0);

        gl.glNormalPointer(GL10.GL_FLOAT, 0, normBuff);
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_NORMAL_ARRAY);

        //使用纹理步骤：
        // 1.开启贴图
        gl.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D);

        // 2.生成纹理ID
        int[] tmp_tex = new int[1];//尽管只有一个纹理，但使用一个元素的数组
        //glGenTextures(申请个数，存放数组，偏移值）
        gl.glGenTextures(1, tmp_tex, 0); //向系统申请可用的，用于标示纹理的ID
        int texture = tmp_tex[0];

        //3.绑定纹理，使得指定纹理处于活动状态。一次只能激活一个纹理
        gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, texture);

        //4.绑定纹理数据，传入指定图片
        GLUtils.texImage2D(GL10.GL_TEXTURE_2D, 0, bmp, 0);

        //5.传递各个顶点对应的纹理坐标
        gl.glTexCoordPointer(2, GL10.GL_FLOAT, 0, texBuff);
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY); //开启纹理坐标数组

        //6.设置纹理参数 （可选）
        /*下面的两行参数告诉OpenGL在显示图像时，当它比放大得原始的纹理大
        *( GL_TEXTURE_MAG_FILTER )或缩小得比原始得纹理小( GL_TEXTURE_MIN_FILTER )
        *时OpenGL采用的滤波方式。通常这两种情况下我都采用 GL_LINEAR 。这使得纹理从很远处
        *到离屏幕很近时都平滑显示。使用 GL_LINEAR 需要CPU和显卡做更多的运算。如果您的机器很慢，
        *您也许应该采用 GL_NEAREST 。过滤的纹理在放大的时候，看起来马赛克的很。您也可以结合这
        *两种滤波方式。在近处时使用 GL_LINEAR ，远处时 GL_NEAREST 。
        **/
        gl.glTexParameterx(GL10.GL_TEXTURE_2D,GL10.GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL10.GL_LINEAR);
        gl.glTexParameterx(GL10.GL_TEXTURE_2D,GL10.GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL10.GL_LINEAR);


        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST); //启用深度缓存
        gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);  //启用背面剪裁
        gl.glClearDepthf(1.0f);    // 设置深度缓存值
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);  // 设置深度缓存比较函数，GL_LEQUAL表示新的像素的深度缓存值小于等于当前像素的深度缓存值（通过gl.glClearDepthf(1.0f)设置）时通过深度测试
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);// 设置阴影模式GL_SMOOTH
    }

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        // TODO Auto-generated method stub
        init(gl);
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int w, int h) {
        // TODO Auto-generated method stub
        gl.glViewport(0, 0, w, h); //设置视窗
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); // 设置投影矩阵
        gl.glLoadIdentity();  //设置矩阵为单位矩阵，相当于重置矩阵
        GLU.gluPerspective(gl, 45.0f, ((float) w) / h, 0.1f, 10f);//设置透视范围
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        // TODO Auto-generated method stub
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);// 清除屏幕和深度缓存

        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);   //切换至模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();// 重置当前的模型观察矩阵
        GLU.gluLookAt(gl, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 1, 0);//设置视点和模型中心位置

        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, cubeBuff);//设置顶点数据
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);

        gl.glRotatef(xrot, 1, 0, 0);  //绕着(0,0,0)与(1,0,0)即x轴旋转
        gl.glRotatef(yrot, 0, 1, 0);

        gl.glColor4f(1.0f, 0, 0, 1.0f);   //设置颜色，红色
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);  //绘制正方型FRONT面
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 4, 4);

        gl.glColor4f(0, 1.0f, 0, 1.0f);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 8, 4);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 12, 4);

        gl.glColor4f(0, 0, 1.0f, 1.0f);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 16, 4);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 20, 4);

        xrot += 0.5f;
        yrot += 0.5f;
    }

}
    
    
    
    
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