OpenGL_Qt学习笔记之_05(纹理映射)

     

　　纹理映射基础知识

　　什么叫纹理映射，一开始我也不明白，感觉这个词好专业(毕竟没有学过图形学)，后面经过网上查找资料和这次实验稍微理解了点。纹理映射简单的讲，就是把一个纹理(其实说白了，纹理可以理解为一幅图像)映射到空间物体的表面上，因此纹理映射也叫贴图，这个表明不一定是矩形，比如说我可以是球面，或者是任意曲面。在上一篇文章OpenGL_Qt学习笔记之_04(3D图形的绘制和旋转)中，我们绘制的空间体的表面都是一些光滑的颜色，如果要在其表面采用那种方法绘制图像的话，则必须利用微分的思想，一个一个的绘制小图像，然后拼接起来，可想而知，这个过程是多么的复杂，opengl的纹理映射就可以很好的解决这一问题。

     下面来看看纹理映射的一个示意图片(百度百科上的)：

　　 

　　这个示意图说明，将中间的纹理(即图片)映射到左边的茶壶曲面上，就形成了右边的图了。在右边的图中，可以看到茶壶的表面上布满了图片，这就像中国古代的陶器绘图一样。

　　纹理映射另外一个好处是能够保证在变换多边形时，多边形上的纹理也会随之变化。

　　纹理映射相关函数

　　要进行纹理映射，得先了解下opengl中有关纹理映射的一些相关函数。

　　void glGenTextures(GLsizei n, GLuint *textures)；

　　该函数的作用是开辟存储纹理的内存空间，其中参数n为开辟纹理内存的个数，texture为存储纹理的地址索引。

　　void glBindTexture(GLenum target,   GLuint texture);

　　该函数的作用是把存储纹理的对象texture绑定到纹理目标target上，在opengl中纹理目标分为GL_TEXTURE_1D和GL_TEXTURE_2D。该句代码运行完后，对target的操作也对应于对texture指向的内容的操作。

　　void glTexImage2D(GLenum target,GLint level,GLint components,GLsizei width, glsizei height,GLint border,GLenum format,GLenum type, const GLvoid *pixels);

　　参数1为纹理目标；参数2为目标的层次，即目标的详细程度，一般情况采用0即可；参数3表示的是数据成分的个数，如果数据由RGB构成，则将该参数设置为3；参数4和5分别为创建纹理数据的长和宽；参数6为边框的值，一般也设为0；参数8为数据的通道格式；参数9为纹理的数据元素类型；参数10为纹理的数据内容。

　　这个函数的功能是创建一个纹理，并为该纹理分配了数据。

　　glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);

　　该函数表示的是当所显示的纹理比加载进来的纹理小时，采用GL_LINEAR的方法来处理。

　　glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

　　和上面的函数类似，注意该函数的参数2为GL_TEXTURE_MAG_FILTER，不要误认为是GL_TEXTURE_MAG_FILTER。

　　glTexCoord2f(x, y);

　　第一个参数是X坐标。 0.0f 是纹理的左侧。 0.5f 是纹理的中点， 1.0f 是纹理的右侧。第二个参数是Y坐标。0.0f 是纹理的底部。0.5f 是纹理的中点,1.0f 是纹理的顶部。

 

　　给定一张纹理图，它的坐标示意图如下：

　　 

　　其中纹理的中心点坐标为(0.5, 0.5).

　　实验说明：

　　这个实验室在上一篇博文OpenGL_Qt学习笔记之_04(3D图形的绘制和旋转) 绘制的立方体上贴每个面上贴上一张纹理(即图片)。

　　我们需要在GLWidget这个类中添加一个函数来加载纹理数据，该函数为loadTextures().

　　另外，在QGLWidget这个类中，initializeGL(), paintGL(), resizeGL()这3个函数的执行顺序是该类启动时就执行initializeGL()，主要用于初始化opengl，通常用来设置一些前期的背景色，光照参数等等。paintGL()用于渲染整个场景；resizeGL()用于在widget大小变化的时候产生合理view。

　　注意，本实验给的图片长和宽必须是2的n次方，最大不要超过256，最小也不要小于64。我这里采用的是256*256像素的图片。

 

　　实验结果：

　　加载纹理的图像为：

　　

 

　　纹理映射后的效果如下：

　　 

 

　　实验主要部分代码及注释(附录有工程code下载地址)：

#include "glwidget.h"
#include "ui_glwidget.h"

#include <QtGui>
#include <QtCore>
#include <QtOpenGL>

GLWidget::GLWidget(QGLWidget *parent) :
    QGLWidget(parent),
    ui(new Ui::GLWidget)
{
  //  setCaption("The Opengl for Qt Framework");
    ui->setupUi(this);
    fullscreen = false;
    rotate_angle = 0.0;
}

//这是对虚函数，这里是重写该函数
void GLWidget::initializeGL()
{
    setGeometry(300, 150, 500, 500);//设置窗口初始位置和大小
    loadTextures();
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);//允许采用2D纹理技术
    glShadeModel(GL_SMOOTH);//设置阴影平滑模式
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0);//改变窗口的背景颜色，不过我这里貌似设置后并没有什么效果
    glClearDepth(1.0);//设置深度缓存
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);//允许深度测试
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);//设置深度测试类型
    glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);//进行透视校正
}

void GLWidget::paintGL()
{
    //glClear()函数在这里就是对initializeGL()函数中设置的颜色和缓存深度等起作用
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    /*下面开始画立方体,并对其进行纹理映射*/
    glLoadIdentity();
    glRotatef(rotate_angle, -0.2f, 0.2f, -0.3f);
    glBegin(GL_QUADS);
    //上顶面
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);//将2D的纹理坐标映射到3D的空间物体表面上
    glVertex3f(-0.3f, 0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3f(-0.3f, 0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3f(0.3f, 0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3f(0.3f, 0.3f, -0.3f);
    //下顶面
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex3f(-0.3f, -0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3f(-0.3f, -0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3f(0.3f, -0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3f(0.3f, -0.3f, -0.3f);
    //正前面
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex3f(-0.3f, 0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3f(-0.3f, -0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3f(0.3f, -0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3f(0.3f, 0.3f, 0.3f);
    //右侧面
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex3f(0.3f, 0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3f(0.3f, -0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3f(0.3f, -0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3f(0.3f, 0.3f, -0.3f);
    //背后面
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex3f(-0.3f, 0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3f(0.3f, 0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3f(0.3f, -0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3f(-0.3f, -0.3f, -0.3f);
    //左侧面
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex3f(-0.3f, 0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3f(-0.3f, -0.3f, -0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3f(-0.3f, -0.3f, 0.3f);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3f(-0.3f, 0.3f, 0.3f);
    rotate_angle -= 3;
    glEnd();
}

//该程序是设置opengl场景透视图，程序中至少被执行一次(程序启动时).
void GLWidget::resizeGL(int width, int height)
{
    if(0 == height)
        height = 1;//防止一条边为0
    glViewport(0, 0, (GLint)width, (GLint)height);//重置当前视口，本身不是重置窗口的，只不过是这里被Qt给封装好了
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);//选择投影矩阵
    glLoadIdentity();//重置选择好的投影矩阵
   // gluPerspective(45.0, (GLfloat)width/(GLfloat)height, 0.1, 100.0);//建立透视投影矩阵
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//以下2句和上面出现的解释一样
    glLoadIdentity();

}
void GLWidget::keyPressEvent(QKeyEvent *e)
{
    switch(e->key())
    {
        //F1键为全屏和普通屏显示切换键
        case Qt::Key_F1:
            fullscreen = !fullscreen;
            if(fullscreen)
                showFullScreen();
            else
            {
                setGeometry(300, 150, 500, 500);
                showNormal();
            }
            updateGL();
            break;
        //Ese为退出程序键
        case Qt::Key_Escape:
            close();
    }
}

/*装载纹理*/
void GLWidget::loadTextures()
{
    QImage tex, buf;
    if(!buf.load("../opengl_nehe_05/cherry.jpg"))
    {
        qWarning("Cannot open the image...");
        QImage dummy(128, 128, QImage::Format_RGB32);//当没找到所需打开的图片时，创建一副128*128大小，深度为32位的位图
        dummy.fill(Qt::green);
        buf = dummy;
    }
    tex = convertToGLFormat(buf);//将Qt图片的格式buf转换成opengl的图片格式tex
    glGenTextures(1, &texture[0]);//开辟一个纹理内存，内存指向texture[0]
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);//将创建的纹理内存指向的内容绑定到纹理对象GL_TEXTURE_2D上，经过这句代码后，以后对
                                            //GL_TEXTURE_2D的操作的任何操作都同时对应与它所绑定的纹理对象
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3, tex.width(), tex.height(), 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex.bits());//开始真正创建纹理数据
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);//当所显示的纹理比加载进来的纹理小时，采用GL_LINEAR的方法来处理
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);//当所显示的纹理比加载进来的纹理大时，采用GL_LINEAR的方法来处理
}

GLWidget::~GLWidget()
{
    delete ui;
}

　　总结：

　　了解了opengl中的纹理映射机制后，对空间体的表面进行贴图还是比较方便的。

 

 　 参考资料：

　  http://nehe.gamedev.net/ 

　  http://www.owlei.com/DancingWind/

　  http://blog.csdn.net/qp120291570/article/details/7853513

     http://www.qiliang.net/old/nehe_qt/

 

　　附录：

　　实验工程code下载。