学习OpenGL ES for Android（二十三）— 立方体贴图

╰+攻爆jí腚メ 2023-06-30 09:23 139阅读 0赞

我们前面学过纹理贴图，我们可以用6个2D纹理的纹理构建成立方体，而立方体贴图本身就是包含6个2D纹理的纹理，它优势在于可以通过一个方向向量来进行索引/采样。只要在立方体贴图的中心点，就能使用立方体的实际位置向量来对立方体贴图进行采样。

**创建立方体贴图**

与2D纹理区别不大，创建立方体贴图同样是创建纹理，只是我们的glBindTexture的方法的参数要变为GLES20.GL\_TEXTURE\_CUBE\_MAP，然后同样要处理环绕和过滤方式。与2D纹理不同的是，它需要用6张图片来分别设置立方体的六个面，同样是使用GLUtils.texImage2D方法，它的target参数如下表

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>纹理目标</th> 
   <th>方位</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X</code></td> 
   <td>右</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_X</code></td> 
   <td>左</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Y</code></td> 
   <td>上</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Y</code></td> 
   <td>下</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Z</code></td> 
   <td>后</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Z</code></td> 
   <td>前</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

我们把创建立方体贴图的同样封装一下，代码如下

/**
         * 立方体贴图
         * @param context context
         * @param resIds  贴图集合，顺序是：
         *                <ul><li>右{@link GLES20#GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X}</li>
         *                <li>左{@link GLES20#GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_X}</li>
         *                <li>上{@link GLES20#GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Y}</li>
         *                <li>下{@link GLES20#GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Y}</li>
         *                <li>后{@link GLES20#GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Z}</li>
         *                <li>前{@link GLES20#GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Z}</li></ul>
         * @return int
         */
        public static int createTextureCube(Context context, int[] resIds) {
            if (resIds != null && resIds.length >= 6) {
                int[] texture = new int[1];
                //生成纹理
                GLES20.glGenTextures(1, texture, 0);
                checkGlError("glGenTexture");
                //生成纹理
                GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP, texture[0]);
                GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR);
                GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_LINEAR);
                GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);
                GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);
                if (OpenGLVersion > 2 && Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                    GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GLES30.GL_TEXTURE_WRAP_R, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);
                }
    
                Bitmap bitmap;
                final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
                options.inScaled = false;
                for (int i = 0; i < resIds.length; i++) {
                    bitmap = BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(),
                            resIds[i], options);
                    if (bitmap == null) {
                        LogUtil.w("Resource ID " + resIds[i] + " could not be decoded.");
                        GLES20.glDeleteTextures(1, texture, 0);
                        return 0;
                    }
                    GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, 0, bitmap, 0);
                    bitmap.recycle();
                }
                GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0);
                return texture[0];
            }
            return 0;
        }

着色器的代码同样需要修改，我们需要使用samplerCube接收我们的立方体贴图，使用textureCube来生成立方体贴图，同样的我们需要定义六个面的顶点坐标和纹理坐标。片段着色器的代码如下

precision mediump float;
    varying vec3 TexCoord; // 代表3D纹理坐标的方向向量
    uniform samplerCube skybox; // 立方体贴图的纹理采样器
    
    void main() {
        gl_FragColor = textureCube(skybox, TexCoord);
    }

**天空盒**

想象一下我们创建好一个立方体贴图，我们把视角设置在立方体贴图的中间，这时我们移动视角方向，就像是在一个立方体的房间内向各个方向观望。我们可以在这个网站（[http://www.custommapmakers.org/skyboxes.php][http_www.custommapmakers.org_skyboxes.php]）上找到各种素材，暂时我们使用下面的六张图片实现立方体贴图，

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2prbHdhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

然后绘制一个盒子放到我们的视角内，关键的代码如下

@Override
        public void onDrawFrame(GL10 gl) {
            super.onDrawFrame(gl);
    
            drawTexture();
            GLES20.glDepthFunc(GLES20.GL_LEQUAL);
            drawSkyBox();
            GLES20.glDepthFunc(GLES20.GL_LESS);
        }

此时的效果如下图，

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2prbHdhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

我们想要移动我们的视角，使用触摸事件的话有些繁琐了，这里我们使用手机自带的传感器中的旋转矢量功能，我们移动手机就能移动在天空盒中移动视角。在onSensorChanged中使用getRotationMatrixFromVector将旋转矢量转换为旋转矩阵，随后传入我们的Renderer中计算即可。源码地址[https://github.com/jklwan/OpenGLProject/blob/master/sample/src/main/java/com/chends/opengl/renderer/advanced/opengl/CubeMapsRenderer.java][https_github.com_jklwan_OpenGLProject_blob_master_sample_src_main_java_com_chends_opengl_renderer_advanced_opengl_CubeMapsRenderer.java]，可以自己测试效果。本章对应文档[https://learnopengl-cn.github.io/04%20Advanced%20OpenGL/06%20Cubemaps/][https_learnopengl-cn.github.io_04_20Advanced_20OpenGL_06_20Cubemaps]。

[http_www.custommapmakers.org_skyboxes.php]: http://www.custommapmakers.org/skyboxes.php
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2prbHdhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200116201354664.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2prbHdhbg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2prbHdhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020011620364180.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2prbHdhbg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[https_github.com_jklwan_OpenGLProject_blob_master_sample_src_main_java_com_chends_opengl_renderer_advanced_opengl_CubeMapsRenderer.java]: https://github.com/jklwan/OpenGLProject/blob/master/sample/src/main/java/com/chends/opengl/renderer/advanced/opengl/CubeMapsRenderer.java
[https_learnopengl-cn.github.io_04_20Advanced_20OpenGL_06_20Cubemaps]: https://learnopengl-cn.github.io/04%20Advanced%20OpenGL/06%20Cubemaps/