1. 应用纹理
方便起见，图片文件直接拷贝到代码文件同一目录下了。
绘制文件：
#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h> // 注释顺序，GLAD的头文件包含了正确的OpenGL头文件，所以需要在其它依赖于OpenGL的头文件之前包含GLAD
#include <iostream>
#include <cmath>
#include "shader_s.h"
//通过定义STB_IMAGE_IMPLEMENTATION，预处理器会修改头文件，让其只包含相关的函数定义源码，等于是将这个头文件变为一个 .cpp 文件了
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow* window);
int main()
{
// 初始化GLFW，配置主版本号，次版本号，核心模式
glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
#ifdef __APPLE__
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
#endif
// 创建窗口对象（宽，高，名称）
GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
if (window == NULL)
{
std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
glfwTerminate();
return -1;
}
// 将窗口上下文设置为当前线程的主上下文
glfwMakeContextCurrent(window);
// 注册函数，每当窗口调整大小时调用此函数
glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
// GLAD管理OpenGL函数指针，故在调用任何OpenGL的函数前，先要初始化GLAD
if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
{
std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
glfwTerminate();
return -1;
}
///////////////// 编译构建shader代码
Shader ourShader("shader.vs", "shader.fs");
// 设置顶点数据，配置顶点属性
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
};
unsigned int indices[] = {
0, 1, 3, // first triangle
1, 2, 3 // second triangle
};
// 初始化顶点缓冲对象，顶点数组对象，元素缓冲对象
unsigned int VBO, VAO, EBO;
// 生成
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
glGenBuffers(1, &EBO);
glBindVertexArray(VAO);
// 拷贝顶点数据到顶点缓冲对象（顶点缓冲对象在在顶点数组对象中）
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 拷贝索引数组到元素缓冲对象（元素缓冲对象在顶点数组对象中，末尾）
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
// 配置顶点属性：位置，并启用
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)0); // 步长变为为8个float
glEnableVertexAttribArray(0);
// 配置顶点属性：颜色，并启用
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float))); // 单步长内偏移量为3个float
glEnableVertexAttribArray(1);
// 配置顶点属性：纹理坐标，并启用
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(6 * sizeof(float))); // 单步长内偏移量为3个float
glEnableVertexAttribArray(2);
// 纹理对象创建，绑定（类似之前生成对象的流程）
unsigned int texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
// 设置纹理对象的环绕，过滤方式
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);
// 加载图片
int width, height, nrChannels;
unsigned char* data = stbi_load("container.jpg", &width, &height, &nrChannels, 0);
if (data)
{
// 为当前绑定的纹理对象被附加上纹理图像
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
// 上面只加载了基本级别（第二个参数，0）的纹理图像。要使用多级渐远纹理，可以手动设置不同图像（不断递增第二个参数），或直接用下面方法
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
}
else
{
std::cout << "Failed to load texture" << std::endl;
}
// 生成纹理后，释放图像内存
stbi_image_free(data);
// 渲染循环
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
// 输入
processInput(window);
// 渲染指令
// ...
glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f); // 设置清空屏幕使用的颜色
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // 清空颜色缓冲
ourShader.use();
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
// 交换颜色缓冲
glfwSwapBuffers(window);
// 检查事件触发
glfwPollEvents();
}
// 释放所有资源
glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
glDeleteBuffers(1, &VBO);
// 释放分配的资源
glfwTerminate();
return 0;
}
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
// 视口，告诉OpenGL渲染窗口的大小（前两个参数为窗口左下角位置，后两个为渲染窗口的宽高）
glViewport(0, 0, width, height);
}
void processInput(GLFWwindow* window)
{
if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
顶点shader:
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;
layout (location = 2) in vec2 aTexCoord;
out vec3 ourColor;
out vec2 TexCoord;
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
ourColor = aColor;
TexCoord = vec2(aTexCoord.x, aTexCoord.y);
}片段shader:
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;
// 片段着色器访问纹理对象
// 为什么绘制文件中，没有对这个uniform设置的操作？往后看
uniform sampler2D ourTexture;
void main()
{
// 第一个参数为纹理采样器，第二个参数为对应的纹理坐标
FragColor = texture(ourTexture, TexCoord);
}2. 多重纹理
也就是说，glActiveTexture用来选择当前激活的纹理单元，glBindTexture将纹理绑定到当前活跃的纹理单元上。
GL_TEXTURE0是默认激活的，故之前单个纹理的时候，无需glActiveTexture来激活纹理单元，也无需glUniform1i来为uniform的纹理采样器赋值。调用glBindTexture的时候，会自动绑定纹理单元0，并把纹理赋值给片段着色器的采样器（因为其唯一）。
结构：
绘制文件：
#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h> // 注释顺序，GLAD的头文件包含了正确的OpenGL头文件，所以需要在其它依赖于OpenGL的头文件之前包含GLAD
#include <iostream>
#include <cmath>
#include "shader_s.h"
//通过定义STB_IMAGE_IMPLEMENTATION，预处理器会修改头文件，让其只包含相关的函数定义源码，等于是将这个头文件变为一个 .cpp 文件了
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow* window);
int main()
{
// 初始化GLFW，配置主版本号，次版本号，核心模式
glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
#ifdef __APPLE__
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
#endif
// 创建窗口对象（宽，高，名称）
GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
if (window == NULL)
{
std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
glfwTerminate();
return -1;
}
// 将窗口上下文设置为当前线程的主上下文
glfwMakeContextCurrent(window);
// 注册函数，每当窗口调整大小时调用此函数
glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
// GLAD管理OpenGL函数指针，故在调用任何OpenGL的函数前，先要初始化GLAD
if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
{
std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
glfwTerminate();
return -1;
}
///////////////// 编译构建shader代码
Shader ourShader("shader.vs", "shader.fs");
// 设置顶点数据，配置顶点属性
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
};
unsigned int indices[] = {
0, 1, 3, // first triangle
1, 2, 3 // second triangle
};
// 初始化顶点缓冲对象，顶点数组对象，元素缓冲对象
unsigned int VBO, VAO, EBO;
// 生成
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
glGenBuffers(1, &EBO);
glBindVertexArray(VAO);
// 拷贝顶点数据到顶点缓冲对象（顶点缓冲对象在在顶点数组对象中）
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 拷贝索引数组到元素缓冲对象（元素缓冲对象在顶点数组对象中，末尾）
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
// 配置顶点属性：位置，并启用
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)0); // 步长变为为8个float
glEnableVertexAttribArray(0);
// 配置顶点属性：颜色，并启用
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float))); // 单步长内偏移量为3个float
glEnableVertexAttribArray(1);
// 配置顶点属性：纹理坐标，并启用
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(6 * sizeof(float))); // 单步长内偏移量为3个float
glEnableVertexAttribArray(2);
// 多个纹理对象创建，绑定（类似之前生成对象的流程）
unsigned int texture1, texture2;
int width, height, nrChannels;
// 纹理坐标原点在左下，单图像坐标原点在左上，所以在加载图像前需要翻转下y轴
stbi_set_flip_vertically_on_load();
// 第一个纹理
glGenTextures(1, &texture1);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture1);
// 设置纹理对象的环绕，过滤方式
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);
// 加载图片
unsigned char* data1 = stbi_load("container.jpg", &width, &height, &nrChannels, 0);
if (data1)
{
// 为当前绑定的纹理对象被附加上纹理图像
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data1);
// 上面只加载了基本级别（第二个参数，0）的纹理图像。要使用多级渐远纹理，可以手动设置不同图像（不断递增第二个参数），或直接用下面方法
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
}
else
{
std::cout << "Failed to load texture1" << std::endl;
}
// 第二个纹理
glGenTextures(1, &texture2);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture2);
// 设置纹理对象的环绕，过滤方式
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);
unsigned char* data2 = stbi_load("awesomeface.png", &width, &height, &nrChannels, 0);
if (data2)
{
// 为当前绑定的纹理对象被附加上纹理图像，注意此图片为RGBA
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, data2);
// 上面只加载了基本级别（第二个参数，0）的纹理图像。要使用多级渐远纹理，可以手动设置不同图像（不断递增第二个参数），或直接用下面方法
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
}
else
{
std::cout << "Failed to load texture2" << std::endl;
}
// 生成纹理后，释放图像内存
stbi_image_free(data1);
stbi_image_free(data2);
ourShader.use();
// 方法1：设置每个着色器采样器属于哪个纹理单元
glUniform1i(glGetUniformLocation(ourShader.ID, "texture1"), 0);
//glUniform1i(glGetUniformLocation(ourShader.ID, "texture2"), 1);
// 方法2： 用着色器类，设置uniform
// ourShader.setInt("texture1", 0);
ourShader.setInt("texture2", 1);
// 渲染循环
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
// 输入
processInput(window);
// 渲染指令
// ...
glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f); // 设置清空屏幕使用的颜色
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // 清空颜色缓冲
// 设置激活的纹理单元，绑定采样器到对应纹理单元
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture1);
// 设置激活的纹理单元，绑定采样器到对应纹理单元
glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture2);
ourShader.use();
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
// 交换颜色缓冲
glfwSwapBuffers(window);
// 检查事件触发
glfwPollEvents();
}
// 释放所有资源
glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
glDeleteBuffers(1, &VBO);
// 释放分配的资源
glfwTerminate();
return 0;
}
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
// 视口，告诉OpenGL渲染窗口的大小（前两个参数为窗口左下角位置，后两个为渲染窗口的宽高）
glViewport(0, 0, width, height);
}
void processInput(GLFWwindow* window)
{
if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
顶点shader：
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;
layout (location = 2) in vec2 aTexCoord;
out vec3 ourColor;
out vec2 TexCoord;
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
ourColor = aColor;
TexCoord = vec2(aTexCoord.x, aTexCoord.y);
}片段shader:
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;
// 两个纹理采样器
uniform sampler2D texture1;
uniform sampler2D texture2;
void main()
{
// 以8 ：2的比例混合两个纹理
FragColor = mix(texture(texture1, TexCoord), texture(texture2, TexCoord), 0.2);
}3. 练习
1. 修改片段着色器，仅让笑脸图案朝另一个方向看
纹理混合的时候，将笑脸的纹理坐标x值取反即可
FragColor = mix(texture(texture1, TexCoord), texture(texture2, vec2(-TexCoord.x, TexCoord.y)), 0.2);2. 尝试用不同的纹理环绕方式，设定一个从0.0f到2.0f范围内的（而不是原来的0.0f到1.0f）纹理坐标。试试看能不能在箱子的角落放置4个笑脸
将纹理坐标改为原来的两倍，即从0.0f到2.0f。可以看到在范围外，图像重复。
方便观察起见，就只修改笑脸图案的环绕方式了。先将GL_TEXTURE_WRAP_S改为GL_MIRRORED_REPEAT，GL_TEXTURE_WRAP_T还是GL_REPEAT。可以看到沿X轴，以镜像方式重复。
将GL_TEXTURE_WRAP_T也改成GL_TEXTURE_WRAP_S，则就是完全上下左右镜像了。
s和t都改成GL_CLAMP_TO_EDGE，x和y方向超出范围会按照边缘色处理。但笑脸图案是RGBA的，周围刚好没有颜色，所以并不直观。
把箱子纹理也改成GL_CLAMP_TO_EDGE
箱子纹理改为GL_CLAMP_TO_BORDER
配置GL_TEXTURE_BORDER_COLOR时，可以为其指定边缘颜色
float borderColor[] = { 1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };
glTexParameterfv(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_BORDER_COLOR, borderColor);
3. 尝试在矩形上只显示纹理图像的中间一部分，修改纹理坐标，达到能看见单个的像素的效果。尝试使用GL_NEAREST的纹理过滤方式让像素显示得更清晰
关于取纹理中间，参考答案是直接改了顶点数据中的纹理坐标。我这里直接改了顶点shader
TexCoord = vec2(aTexCoord.x * 0.1 + 0.5, aTexCoord.y * 0.1 + 0.5);直观起见，我就只展示箱子的纹理了。当配置GL_NEAREST时，有明显像素锯齿。
改为GL_LINEAR，线性插值后，明显平滑一些，但也更糊了
4. 使用一个uniform变量作为mix函数的第三个参数来改变两个纹理可见度，使用上和下键来改变箱子或笑脸的可见度：
片段shader
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;
// 两个纹理采样器
uniform sampler2D texture1;
uniform sampler2D texture2;
uniform float mixValue;
void main()
{
FragColor = mix(texture(texture1, TexCoord), texture(texture2, TexCoord), mixValue);
}绘制文件
float mixValue = 0.2f;
// 渲染循环中
// ...
// 根据按键修改比例
processInput(window);
// ...
ourShader.setFloat("mixValue", mixValue); // 修改uniform变量值
// 绘制
// ...
// ...
void processInput(GLFWwindow* window)
{
if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
glfwSetWindowShouldClose(window, true);
if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_UP) == GLFW_PRESS)
{
mixValue += 0.001f;
if (mixValue >= 1.0f)
mixValue = 1.0f;
}
if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_DOWN) == GLFW_PRESS)
{
mixValue -= 0.001f;
if (mixValue <= 0.0f)
mixValue = 0.0f;
}
}
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