多重紋理和紋理組合器

本文主要介紹OpenGL中兩種技術的使用方法：多重紋理技術和紋理組合器技術，最終根據參考【2】中的代碼，實現了兩個簡單的演示DEMO，其中使用到了《八叉樹顏色量化、BMP、TGA文件解析》篇章中提供的圖像解析類。

下載地址：https://github.com/twinklingstar20/twinklingstar_cn_demo_multitexture_texture_combiner/

一．多重紋理技術(Multitexture)

1.1 多重紋理技術簡介

OpenGL在渲染多邊形時允許多張紋理同時被應用，這些紋理在操作管線上一個接一個的被處理。一個紋理單元（texture unit）表示單個紋理的操作，一個紋理單元處理完成后，將它的結果傳遞給下一個紋理單元，直至所有的紋理單元都被處理完。下圖顯示了片斷（fragment）經歷的四個紋理操作過程。

圖1.片斷經歷的四個紋理過程

注意：在反饋模式下，除了第一個紋理單元外多重紋理是處于未定義的狀態，即只有第一張紋理單元能用（In feedback mode, multitexturing is undefined beyond the first texture unit）。

1.2?使用多重紋理的幾個步驟

（1）?? 建立每個紋理單元的紋理狀態，包括紋理圖像數據，過濾器，環境，矩陣，紋理函數生成方式等。可用glActiveTexture()函數以改變當前的紋理狀態，然后調用glTexImage*()，glTexParameter*()，glTexEnv*()，glTexGen*()，glBindTexture()方法分配每個紋理單元的紋理信息，紋理狀態、紋理坐標和光柵化紋理坐標的查詢都應用在當前紋理單上，即glActiveTexture()指定的紋理單元。此外，可以使用glGetIntegerv(GL_MAX_TEXTURE_UNITS,…)顯示當前實現中允許的最大紋理單元數，得到的最大紋理單元數至少為2。

注意：glPushAttrib()，glPushClientAttrib()，glPopAttrib()，或者glPopClientAttrib()可以保存或者恢復所有紋理單元的紋理狀態，但是紋理矩陣堆棧除外。

（2）?? 可以用glMultiTexCoord*()函數規定每個頂點上不同紋理單元的紋理坐標。下面的代碼片段演示該函數的用法：

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glBegin(GL_TRIANGLES); glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0,0.0f,0.0f); glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1,1.0f,0.0f); glVertex2f(0.0f,0.0f); glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0,0.5f,1.0f); glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1,0.5f,0.0f); glVertex2f(50.0f,100.0f); glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0,1.0f,0.0f); glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1,1.0f,1.0f); glVertex2f(100.0f,0.0f); glEnd();

注意：如果使用glTexCoord*()相當于采用了第一個紋理單元的紋理坐標，即與glMultiTexCoord*(GL_TEXTURE0,…)等價。

（3）?? 恢復使用單個紋理。在使用多重紋理時，如果想要恢復使用單個紋理，需要禁用除紋理單位0之外的所有紋理單位。如下面的代碼片段所示：

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glActiveTexture(GL_TEXTURE1); glDisable(GL_TEXTURE_2D); glActiveTexture(GL_TEXTURE2); glDisable(GL_TEXTURE_2D); glActiveTexture(GL_TEXTURE0);

附加說明：

（1）由于微軟的VS平臺上，只支持OpenGL 1.1版本，所以無法使用glActiveTexture()等函數，所以需要安裝上glew庫，這個庫的安裝方法網上很容易搜索到；

（2）將多重紋理技術與組合器函數glTexEnv*()結合使用，可以產生很絢麗的效果，下面介紹紋理組器函數；

（3）multitexture-demo演示了一個多重紋理的簡單例子，使用到紋理組合器。

二．紋理組合器（Texture combiner）

2.1?紋理組合器函數簡介

OpenGL除了多重紋理外，還提供了一些靈活的紋理組合器函數，允許程序員對片斷與紋理值或者其它顏色的混合，對紋理提供了更加精細的控制。這就使得OpenGL的重心從原先的頂點處理（變換、裁剪）過渡到光柵化和片斷操作，片斷的處理能力越來越強。紋理組合器函數glTexEnv*()的參數比較多，下面會逐步進行介紹。

2.2 glTexEnv*()函數介紹

void glTexEnv{if}(GLenum target,GLenum pname,TYPE param);

void glTexEnv{if}v(GLenum target,GLenum pname,TYPE* param);

target規定紋理環境（texture environment），必需是GL_TEXTURE_ENV，GL_TEXTURE_FILTER_CONTROL，GL_POINT_SPRITE中的任意一個值。對target和pname對應參數進行總結，如表1所示；對pname和param對應參數進行總結，如表2所示。

表1. 參數target和參數pname的對應取值

表2. 參數pname和參數param的對應取值

2.2.1 target的值是GL_TEXTURE_FILTER_CONTROL

如果target是GL_TEXTURE_FILTER_CONTROL時，pname必須是GL_TEXTURE_LOD_BIAS，則param規定了紋理細節層的偏移量，它的用途可以參見文章《基本的二維紋理對象的使用方法介紹》中3.1小節的介紹。

2.2.2 target的值是GL_POINT_SPRITE

如果target是GL_POINT_SPRITE?時，pname必須是GL_COORD_REPLACE，boolean值用于規定是否開啟點精靈紋理坐標替換（point sprite texture coordinate replacement）。

2.2.3 target的值是GL_TEXTURE_ENV

如果target是GL_TEXTURE_ENV，pname必須是（1）GL_TEXTURE_ENV_MODE， ?GL_TEXTURE_ENV_COLOR，（3）GL_COMBINE_RGB，GL_COMBINE_ALPHA，（4）GL_RGB_SCALE，（5）GL_ALPHA_SCALE，（6）GL_SRC0_RGB， GL_SRC1_RGB，（7）GL_SRC2_RGB，（8）GL_SRC0_ALPHA，（9）GL_SRC1_ALPHA，（10）GL_SRC2_ALPHA。

在不同的紋理存儲格式下，用于紋理計算的R、G、B、A4個顏色分量的取值。

表3.進行組合操作的源紋理（不同的內部存儲格式下）的C_s、A_s值

C代表一個三元的顏色值（RGB），A是相關的alpha值，從紋理圖像中提取的RGBA的值都在范圍[0,1]內，下標是p的代表由上一個階段計算得到的紋理顏色（處理階段為0的紋理顏色就是起始的原片斷顏色），下標是s的代表原紋理顏色（Texture Source Color），下標是c的代表紋理環境的顏色（Texture Environment Color），下標是v的代表通過紋理函數計算后得到的紋理顏色。

表4. 當pname是GL_TEXTURE_ENV_MODE時，幾種紋理處理函數的計算公式

如果pname是GL_TEXTURE_ENV_MODE，params是GL_COMBINE，則紋理函數的計算依賴GL_COMBINE_RGB和GL_COMBINE_ALPHA。

接下來描述的是由GL_SRC0_RGB、GL_SRC1_RGB、GL_SRC2_RGB、GL_SRC0_ALPHA、GL_SRC1_ALPHA、GL_SRC2_ALPHA規定的源紋理，通過組合，生成最后的紋理顏色的方法，在下面的表中GL_SRC0_c表示Arg0，GL_SRC1_c表示Arg1，GL_SRC2_c表示Arg2。

當pname是GL_COMBINE_RGB時，param可以接受的幾個參數是GL_REPLACE、GL_MODULATE、GL_ADD、GL_ADD_SIGNED、GL_INTERPOLATE、GL_SUBTRACT、GL_DOT3_RGB、GL_DOT3_RGBA。

表5. 規定幾種源紋理，通過對這幾種紋理的RGB顏色計算，得到最終的紋理顏色

??? 類似的，當pname是GL_COMBINE_ALPHA時，param可以接受的幾個參數是GL_REPLACE、GL_MODULATE、GL_ADD、GL_ADD_SIGNED、GL_INTERPOLATE、GL_SUBTRACT。

表6.規定幾種源紋理，通過對這幾種紋理的alpha顏色計算，得到最終的紋理顏色

下面的表格中C_s表示當前綁定的紋理采樣的顏色，C_c表示環境紋理顏色常量（Constant Texture-Environment Color），C_f表示傳入片斷的主顏色，C_p表示以前的紋理階段計算出的顏色（如果當前正處理的紋理階段是0，則它的值為C_f），類似的，A_s，A_c，A_f，A_p表示對應紋理的alpha值。下表是基于源紋理的RGB值和操作，計算得到的Arg0，Arg1，Arg2。

表7. 基于源紋理的RGB值和操作，計算得到的Arg0，Arg1，Arg2?

??? 類似的，下表是基于源紋理的Alpha值和操作，計算得到的Arg0，Arg1，Arg2。

表8. 基于源紋理的Alpha值和操作，計算得到的Arg0，Arg1，Arg2

2.3 glTexEnv*()函數使用例子

選擇激活紋理組合方法：

1	glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_COMBINE);

選擇紋理組合的運算法則：

1	glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_COMBINE_RGB,GL_SUBTRACT);

設置紋理組合函數中紋理的來源：

1 2	glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_SRC0_RGB,GL_TEXTURE); glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_SRC1_RGB,GL_PREVIOUS);

設置如何使用紋理組合函數中紋理的來源來計算Arg0和Arg1，如表7所示：

1 2	glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_OPERAND0_RGB,GL_SRC_COLOR); glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_OPERAND1_RGB,GL_SRC_COLOR);

實現了multitexture-combine-demo這個demo，用組合器生成多重紋理的代碼片段如下所示：

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void initTexture() { ????unsigned int textureId[2]; ????//創建2個紋理 ????//生成一個2*2，顏色為(0,0,255)的紋理圖片 ????textureId[0] = genTexture(0,0,255); ????//讀取一個BMP圖片，生成紋理 ????textureId[1] = genTextureFile("text.bmp"); ????//激活第1個紋理 ????glActiveTexture(GL_TEXTURE0); ????glEnable(GL_TEXTURE_2D); ????glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,textureId[0]); ????//用紋理textureId[0]替換環境紋理 ????glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_REPLACE); ????glActiveTexture(GL_TEXTURE1); ????glEnable(GL_TEXTURE_2D); ????glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,textureId[1]); ????//設置組合器，運算法則是“減法”, ????//textureId[1]是紋理GL_SRC0_RGB，前一個階段計算的紋理是GL_SRC1_RGB， ????//根據運算法則GL_SRC0_RGB-GL_SRC1_RGB，字體中間是白色的(255,255,255)，減去(0,0,255)，會顯示出黃色； ????//字體周圍是黑色的，減去(0,0,255)還是黑色的。 ????glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_COMBINE); ????glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_COMBINE_RGB,GL_SUBTRACT); ????glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_SRC0_RGB,GL_TEXTURE); ????glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_OPERAND0_RGB,GL_SRC_COLOR); ????glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_SRC1_RGB,GL_PREVIOUS); ????glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_OPERAND1_RGB,GL_SRC_COLOR); } void drawScene() { ????glBegin(GL_QUADS); ????????//分別指定三個紋理的紋理坐標 ????????glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0,0.0f, 0.0f);glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1,0.0f, 0.0f); ????????glVertex3f(-1.0f, -1.0f,? 1.0f); ????????glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0,1.0f, 0.0f);glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1,1.0f, 0.0f); ????????glVertex3f( 1.0f, -1.0f,? 1.0f); ????????glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0,1.0f, 1.0f);glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1,1.0f, 1.0f); ????????glVertex3f( 1.0f,? 1.0f,? 1.0f); ????????glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0,0.0f, 1.0f);glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1,0.0f, 1.0f); ????????glVertex3f(-1.0f,? 1.0f,? 1.0f); ????glEnd(); }

該DEMO的組合效果如下圖所示：

圖2. 通過設置組合器，得到最終的結果

??? 至此，演示了組合器的基本用法，可以通過概念組合器不同的參數，得到不同的結果。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的多重纹理和纹理组合器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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