[OPENGL]纹理，材质，光照

我会带着你远行 2022-09-30 00:46 231阅读 0赞

1.纹理

纹理映射就是将一张位图贴在3D模型上，让模型更有真实感。比如一颗人头，眼睛鼻子嘴巴头发都由三角形构成，会给系统带来很大的开销。如果用纹理来做，可以由一个球和人脸的纹理组成，真实感也很强。。（只是个例子，真这么做会很恐怖。。。）

OPENGL把纹理坐标规范化到0与1之间，就是说如果一张正方形的纹理，从左下角开始逆时针方向四个顶点的坐标分别是(0, 0), (1, 0), (1, 1), (0, 1)

纹理映射时根据模型每个顶点的纹理坐标进行绘制。

当模型的大小和纹理大小不一致时，OPENGL会根据设置处理纹理，进行放大或缩小。这个叫纹理过滤器（fileter）

OPENGL可以设置3种纹理过滤器。

1.最近点采样，速度最快，效果最低。

直接对纹理进行放大缩小。举个例子，有两个顶点，坐标是(1, 0)和(3, 0)，对应的纹理坐标分别是(0, 0), (0.7, 0)（假设这个纹理中一个像素的直径是0.1）。当判断 (2, 0) 的颜色时，根据线性差值，纹理坐标应该是(0.35, 0)，可是这个像素是不存在的，根据就近原则，选择了(0.4, 0) 这个像素的颜色值。

OPENGL中的设置如下（[NEHE Lesson 7][] 的代码）

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST); // ( NEW )
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST); // ( NEW )
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3, TextureImage[0]->sizeX, TextureImage[0]->sizeY, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, TextureImage[0]->data);
    
    
    2.线性纹理过滤，速度较最近点采样要低，但是效果好
    
    还是举上面的例子，判断(2, 0) 颜色的时候，取(0.3, 0) 和 (0.4, 0) 的颜色值进行插值，得到(2, 0)的颜色
    
    OPENGL中的设置

glBindTexture(GL\_TEXTURE\_2D, texture\[1\]); glTexParameteri(GL\_TEXTURE\_2D,GL\_TEXTURE\_MAG\_FILTER,GL\_LINEAR); glTexParameteri(GL\_TEXTURE\_2D,GL\_TEXTURE\_MIN\_FILTER,GL\_LINEAR); glTexImage2D(GL\_TEXTURE\_2D, 0, 3, TextureImage\[0\]->sizeX, TextureImage\[0\]->sizeY, 0, GL\_RGB, GL\_UNSIGNED\_BYTE, TextureImage\[0\]->data);

3.多级渐进纹理（mipmap），速度较快，效果好。
    
    OPENGL自动建立几个不同大小的高质量纹理，根据模型的大小选择丢失颜色信息最少的那张纹理。
    
    OPENGL中的设置
    
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[2]);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST); // ( NEW )
    
    
    
    NEHE 7读取位图的函数已经不能用了，因为缺少 glaux 库。所以修改了下，用windows api读位图
    
    
    bool LoadTexture(LPTSTR szFileName, GLuint &texid) // Creates Texture From A Bitmap File
    {
    	HBITMAP hBMP; // Handle Of The Bitmap
    	BITMAP BMP; // Bitmap Structure
    
    	glGenTextures(1, &texid); // Create The Texture
    	hBMP=(HBITMAP)LoadImage(GetModuleHandle(NULL), szFileName, IMAGE_BITMAP, 0, 0, LR_CREATEDIBSECTION | LR_LOADFROMFILE );
    
    	if (!hBMP) // Does The Bitmap Exist?
    	return FALSE; // If Not Return False
    
    	GetObject(hBMP, sizeof(BMP), &BMP); // Get The Object
    	// hBMP: Handle To Graphics Object
    	// sizeof(BMP): Size Of Buffer For Object Information
    	// &BMP: Buffer For Object Information
    
    	glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4); // Pixel Storage Mode (Word Alignment / 4 Bytes)
    
    	// Typical Texture Generation Using Data From The Bitmap
    	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texid); // Bind To The Texture ID
    	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); // Linear Min Filter
    	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST); // Linear Mag Filter
    	//glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3, BMP.bmWidth, BMP.bmHeight, 0, GL_BGR_EXT, GL_UNSIGNED_BYTE, BMP.bmBits);
    	gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D, 3, BMP.bmWidth, BMP.bmHeight, GL_BGR_EXT, GL_UNSIGNED_BYTE, BMP.bmBits); // ( NEW )
    
    	DeleteObject(hBMP); // Delete The Object
    
    	return TRUE; // Loading Was Successful
    }
    
    
    
    2.材质和光照
    
    物体表面的颜色是由物体的反射光来决定的。如果一个物体呈红色，说明他表面的材质把蓝光和绿光都吸收，而把红光反射（前提是入射光同时含有这3中颜色）。
    
    材质属性有3种，环境光反射(Ambient)，漫反射(Diffuse)，镜面反射(Specular)
    
    OPENGL中光源也有3种属性，环境光，漫反射，镜面反射。
    
    材质决定了反射光的强度，比如一个材质的环境光反射属性为(R, G, B)(0.1, 0.1, 0.9)，说明这个材质把大部分红光和绿光都吸收了，而蓝光则大部分反射。
    
    又假设环境光为(R, G, B)(0.5, 0.5, 0.5)，反射的光强就是各颜色分量相乘(0.25, 0.25, 0.49)，物体表面就显示为蓝色。（注意这只是环境光的计算模型，漫反射和镜面反射模型并不是简单的对颜色分量相乘，还与光源角度有关。纹理颜色与反射的光强也会叠加）

[NEHE Lesson 7]: http://nehe.gamedev.net/data/lessons/lesson.asp?lesson=07