【OpenGL ES】纹理贴图

1 前言

纹理贴图是指：将图片贴在模型的表面。

纹理贴图的本质是：将图片划分为一系列三角形，使得图片顶点序列与模型顶点序列中的顶点一一对应，对于模型中任意三角形内部的坐标和图片中对应三角形内部的坐标，可以通过插值，建立一一对应关系，模型中任意位置的颜色由其对应的图片位置的颜色填充。

本文完整代码资源见→【OpenGL ES】纹理贴图

项目目录如下：

2 案例

MainActivity.java

package com.zhyan8.texture;import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.os.Bundle;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;public class MainActivity extends AppCompatActivity {private GLSurfaceView mGlSurfaceView;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);mGlSurfaceView = new MyGLSurfaceView(this);setContentView(mGlSurfaceView);mGlSurfaceView.setRenderer(new MyRender(this));}@Overrideprotected void onResume() {super.onResume();mGlSurfaceView.onResume();}@Overrideprotected void onPause() {super.onPause();mGlSurfaceView.onPause();}
}

MyGLSurfaceView.java

package com.zhyan8.texture;import android.content.Context;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.util.AttributeSet;public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {public MyGLSurfaceView(Context context) {super(context);setEGLContextClientVersion(3);}public MyGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {super(context, attrs);setEGLContextClientVersion(3);}
}

MyRender.java

package com.zhyan8.texture;import android.content.Context;
import android.opengl.GLES30;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import java.nio.FloatBuffer;
import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;public class MyRender implements GLSurfaceView.Renderer {private FloatBuffer vertexBuffer;private FloatBuffer textureBuffer;private MyGLUtils mGLUtils;private float[] mvpMatrix = new float[16];private int mvpMatrixLocation;private int mTextureId;public MyRender(Context context) {mGLUtils = new MyGLUtils(context);getFloatBuffer();}@Overridepublic void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig eglConfig) {//设置背景颜色GLES30.glClearColor(0.1f, 0.2f, 0.3f, 0.4f);//编译着色器final int vertexShaderId = mGLUtils.compileShader(GLES30.GL_VERTEX_SHADER, R.raw.vertex_shader);final int fragmentShaderId = mGLUtils.compileShader(GLES30.GL_FRAGMENT_SHADER, R.raw.fragment_shader);//链接程序片段int programId = mGLUtils.linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId);GLES30.glUseProgram(programId);mvpMatrixLocation = GLES30.glGetUniformLocation(programId, "mvpMatrix");mTextureId = mGLUtils.loadTexture(R.raw.xxx);}@Overridepublic void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {//设置视图窗口GLES30.glViewport(0, 0, width, height);mGLUtils.transform(width, height, mvpMatrix);}@Overridepublic void onDrawFrame(GL10 gl) {//将颜色缓冲区设置为预设的颜色GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);GLES30.glUniformMatrix4fv(mvpMatrixLocation, 1, false, mvpMatrix, 0);//启用顶点的数组句柄GLES30.glEnableVertexAttribArray(0);GLES30.glEnableVertexAttribArray(1);//准备顶点坐标和纹理坐标GLES30.glVertexAttribPointer(0, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);GLES30.glVertexAttribPointer(1, 2, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, textureBuffer);//激活纹理GLES30.glActiveTexture(GLES30.GL_TEXTURE);//绑定纹理GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, mTextureId);//绘制贴图GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLE_FAN, 0, 4);//禁止顶点数组句柄GLES30.glDisableVertexAttribArray(0);GLES30.glDisableVertexAttribArray(1);}private void getFloatBuffer() {float[] vertex = new float[] {1f, 1f, 0f,     //V0-1f, 1f, 0f,    //V1-1f, -1f, 0f,   //V21f, -1f, 0f     //V3};float[] texture = {1f, 0f,     //V00f, 0f,     //V10f, 1.0f,   //V21f, 1.0f    //V3};vertexBuffer = mGLUtils.getFloatBuffer(vertex);textureBuffer = mGLUtils.getFloatBuffer(texture);}
}

MyGLUtils.java

package com.zhyan8.texture;import android.content.Context;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.opengl.GLES30;
import android.opengl.GLUtils;
import android.opengl.Matrix;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.FloatBuffer;public class MyGLUtils {private Context mContext;private Bitmap mBitmap;public MyGLUtils(Context context) {mContext = context;}public FloatBuffer getFloatBuffer(float[] floatArr) {FloatBuffer fb = ByteBuffer.allocateDirect(floatArr.length * Float.BYTES).order(ByteOrder.nativeOrder()).asFloatBuffer();fb.put(floatArr);fb.position(0);return fb;}//通过代码片段编译着色器public int compileShader(int type, String shaderCode){int shader = GLES30.glCreateShader(type);GLES30.glShaderSource(shader, shaderCode);GLES30.glCompileShader(shader);return shader;}//通过外部资源编译着色器public int compileShader(int type, int shaderId){String shaderCode = readShaderFromResource(shaderId);return compileShader(type, shaderCode);}//链接到着色器public int linkProgram(int vertexShaderId, int fragmentShaderId) {final int programId = GLES30.glCreateProgram();//将顶点着色器加入到程序GLES30.glAttachShader(programId, vertexShaderId);//将片元着色器加入到程序GLES30.glAttachShader(programId, fragmentShaderId);//链接着色器程序GLES30.glLinkProgram(programId);return programId;}//从shader文件读出字符串private String readShaderFromResource(int shaderId) {InputStream is = mContext.getResources().openRawResource(shaderId);BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));String line;StringBuilder sb = new StringBuilder();try {while ((line = br.readLine()) != null) {sb.append(line);sb.append("\n");}br.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return sb.toString();}//加载纹理贴图public int loadTexture(int resourceId) {BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();options.inScaled = false;mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(mContext.getResources(), resourceId, options);final int[] textureIds = new int[1];// 生成纹理idGLES30.glGenTextures(1, textureIds, 0);// 绑定纹理到OpenGLGLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, textureIds[0]);GLES30.glTexParameteri(GLES30.GL_TEXTURE_2D, GLES30.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES30.GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);GLES30.glTexParameteri(GLES30.GL_TEXTURE_2D, GLES30.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES30.GL_LINEAR);// 加载bitmap到纹理中GLUtils.texImage2D(GLES30.GL_TEXTURE_2D, 0, mBitmap, 0);// 生成MIP贴图GLES30.glGenerateMipmap(GLES30.GL_TEXTURE_2D);// 取消绑定纹理GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, 0);return textureIds[0];}//调整图片宽高适配屏幕尺寸public void transform(int width, int height, float[] matrix) {int mapWidth = mBitmap.getWidth();int mapHeight = mBitmap.getHeight();float mapRatio = mapWidth / (float)mapHeight;float ratio = width / (float)height;float w = 1.0f;float h = 1.0f;if (mapRatio > ratio) { //宽度最大，高度适配h = mapRatio / ratio;} else { //高度最大，宽度适配w = ratio / mapRatio;}Matrix.orthoM(matrix, 0, -w, w, -h, h,-1, 1);}
}

vertex_shader.glsl

#version 300 es
layout (location = 0) in vec4 aPosition;
layout (location = 1) in vec2 aTextureCoord;
uniform mat4 mvpMatrix;
out vec2 vTexCoord;
void main() {gl_Position  = mvpMatrix * aPosition;vTexCoord = aTextureCoord;
}//attribute vec4 aPosition;
//attribute vec2 aTextureCoord;
//uniform mat4 mvpMatrix;
//varying vec2 vTexCoord;
//void main() {
//     gl_Position  = mvpMatrix * aPosition;
//     vTexCoord = aTextureCoord;
//}

顶点着色器的作用：进行矩阵变换位置、根据光照公式计算顶点颜⾊、⽣成 / 变换纹理坐标，并且把位置和纹理坐标发送到片元着色器。

顶点着色器中，如果没有指定默认精度，则 int 和 float 的默认精度都为 highp。

fragment_shader.glsl

#version 300 es
precision mediump float;
uniform sampler2D uTextureUnit;
in vec2 vTexCoord;
out vec4 fragColor;
void main() {fragColor = texture(uTextureUnit, vTexCoord);
}//precision mediump float;
//uniform sampler2D uTextureUnit;
//varying vec2 vTexCoord;
//void main() {
//     gl_FragColor = texture2D(uTextureUnit, vTexCoord);
//}

片元着色器的作用：处理经光栅化阶段生成的每个片元，计算每个像素的颜色和透明度。

在片元着色器中，浮点值没有默认的精度值，每个着色器必须声明一个默认的 float 精度。

运行结果：

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