LearnOpenGL学习笔记（二）纹理

开始学习OpenGL，参考的是著名的LearnOpenGL这个网站，在这里做一些总结性的记录，只是方便自己日后查找或者记录自己的一些拓展思考，关于OpenGL的具体内容请移步:
https://learnopengl-cn.github.io/
或英文原版：https://learnopengl.com/

纹理坐标

为了能够把纹理映射(Map)到三角形上，我们需要指定三角形的每个顶点各自对应纹理的哪个部分。这样每个顶点就会关联着一个纹理坐标(Texture Coordinate)，用来标明该从纹理图像的哪个部分采样（译注：采集片段颜色）。之后在图形的其它片段上进行片段插值(Fragment Interpolation)。

所以先在顶点数据中加入纹理坐标并记得将其传入顶点着色器：

	float vertices[] = {
		//     ---- 位置 ----       ---- 颜色 ----     - 纹理坐标 -
			 0.5f,  0.5f, 0.0f,   1.0f, 0.0f, 0.0f,   1.0f, 1.0f,   // 右上
			 0.5f, -0.5f, 0.0f,   0.0f, 1.0f, 0.0f,   1.0f, 0.0f,   // 右下
			-0.5f, -0.5f, 0.0f,   0.0f, 0.0f, 1.0f,   0.0f, 0.0f,   // 左下
			-0.5f,  0.5f, 0.0f,   1.0f, 1.0f, 0.0f,   0.0f, 1.0f    // 左上
	};

读取图片

用的stb_image.h这个头文件：

//读取图片
int width, height, nrChannels;//图片宽度，高度，颜色通道数量
stbi_set_flip_vertically_on_load(true);//翻转y轴
unsigned char* data = stbi_load("wall.jpg", &width, &height, &nrChannels, 0);

生成纹理对象

类似于之前生成VAO、VBO的流程：

	//生成纹理
	unsigned int texture1;
	glGenTextures(1, &texture1);//第一个参数为生成纹理的数量
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture1);//绑定纹理对象

设置纹理

设置纹理环绕方式和纹理过滤选项，决定了纹理坐标超过1时如何采样以及多级渐远纹理级别之间的过滤方式，具体含义和效果见LearnOpenGL。

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

生成纹理

这里要注意glTexImage2D的第3个和第7个参数，决定了纹理的源格式和我们希望的处理格式，如果原图带有Alpha通道，这里要改成GL_RGBA，原文中没有说明导致我一直加载不出带透明通道的图，后来看源码才发现。

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);//生成纹理
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);//生成多级渐远纹理

结束之后记得释放图像的内存：

	stbi_image_free(data);//释放图像内存

片元着色器采样

纹理坐标传入顶点着色器后直接传到片元着色器即可，至于纹理对象本身定义为sampler2D类型的uniform变量，通过GLSL的texture函数即可进行采样。

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;

uniform sampler2D ourTexture;

void main()
{
    FragColor = texture(ourTexture, TexCoord);
}

结果：

纹理单元

可以看到上面片元着色器中定义了uniform的纹理变量，但我们并没有在程序中给这个uniform变量传值，这是因为OpenGL中有很多纹理单元，如果只有一个纹理对象，会默认分配至GL_TEXTURE0，sampler变量也会默认从0号单元中采样，所以如果需要渲染更多的纹理，需要分配不同的纹理单元。

更改一下片元着色器，用mix函数让两张图片进行混合：

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;

uniform sampler2D texture1;
uniform sampler2D texture2;

void main()
{
     FragColor = mix(texture(texture1, TexCoord), texture(texture2, TexCoord), 0.3);
}

先按之前的方式读入第二张图（这里读了一张带透明通道的图所以记得glTexImage2D的参数改为GL_RGBA）:

	unsigned int texture2;
	glGenTextures(1, &texture2);
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture2);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
	data = stbi_load("face.png", &width, &height, &nrChannels, 0);
	glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
	glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
	stbi_image_free(data);

然后在渲染循环之前给sampler指定对应的纹理单元（注意一定要先激活shader程序）：

	shader.use();
	glUniform1i(glGetUniformLocation(shader.ID, "texture1"), 0);
	glUniform1i(glGetUniformLocation(shader.ID, "texture2"), 1);

然后激活对应的纹理单元并将纹理对象绑定上去：

	glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture1);
	glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture2);

结果：

关于像素对齐的一个小坑

在LearnOpenGL这一章的评论区发现有人说，当读取的图片宽度为奇数时显示不正常，而我试了一下宽度为奇数的图片程序直接就崩溃了，评论区也给出了解决方法，加入一行代码之后就正常了：

glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);

这行代码的作用是设置OpenGL读取数据的对齐方式，OpenGL默认为4字节对齐，也就是说一行图像数据的长度必须是4的倍数，我又尝试了一下宽度为偶数但不是4的倍数的图片，果然显示不正确:

所以上面的代码就是设置读取数据的方式为1个字节对齐，这样OpenGL会一个一个字节读取，不会导致越界，但这样读取效率肯定也会降低，所以最好的方法还是提供宽度为4的倍数的图片。