Android OpenGL(六) 纹理

纹理

纹理是一个2D图片（甚至也有1D和3D的纹理），
它可以用来添加物体的细节；你可以想象纹理是一张绘有砖块的纸，无缝折叠贴合到你的3D的
房子上，这样你的房子看起来就像有砖墙外表了
在这里插入图片描述

纹理环绕方式

纹理坐标的范围通常是从(0, 0)到(1, 1)，那如果我们把纹理坐标设置在范围之外会发生什么？
OpenGL默认的行为是重复这个纹理图像（我们基本上忽略浮点纹理坐标的整数部分），但
OpenGL提供了更多的选择：在这里插入图片描述
使用方式类似：

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_MIRRORED_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_MIRRORED_REPEAT);

纹理过滤

纹理过滤：GL_NEAREST 、GL_LINEAR和多级渐远纹理

GL_NEAREST（也叫邻近过滤，Nearest Neighbor Filtering）是OpenGL默认的纹理过滤方
式。当设置为GL_NEAREST的时候，OpenGL会选择中心点最接近纹理坐标的那个像素。

GL_LINEAR（也叫线性过滤，(Bi)linear Filtering）它会基于纹理坐标附近的纹理像素，计算出
一个插值，近似出这些纹理像素之间的颜色。一个纹理像素的中心距离纹理坐标越近，那么这个
纹理像素的颜色对最终的样本颜色的贡献越大。

当进行放大(Magnify)和缩小(Minify)操作的时候可以设置纹理过滤的选项，比如你可以在纹理
被缩小的时候使用邻近过滤，被放大时使用线性过滤。我们需要使用glTexParameter*函数为
放大和缩小指定过滤方式。这段代码看起来会和纹理环绕方式的设置很相似：
多级

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR)

多级渐远纹理

过滤方式
GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST ：使用最邻近的多级渐远纹理来匹配像素大小，并使用邻近插值进行纹理采样
GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST：使用最邻近的多级渐远纹理级别，并使用线性插值进行采样
GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR 在两个最匹配像素大小的多级渐远纹理之间进行线性插值，使用邻近插值进行采样
GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR 在两个邻近的多级渐远纹理之间使用线性插值，并使用线性插值进行采样

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

纹理的使用

生成纹理GLES30.glGenTextures(1, textureIds, 0)
绑定纹理 GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, textureIds[0])
设置纹理环绕方式、纹理过滤 GLES30.glTexParameteri(GLES30.GL_TEXTURE_2D, GLES30.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES30.GL_LINEAR) GLES30.glTexParameteri(GLES30.GL_TEXTURE_2D, GLES30.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES30.GL_LINEAR)
载入图片数据

  GLUtils.texImage2D(GLES30.GL_TEXTURE_2D,
            0,
            GLES30.GL_RGBA,
            bitmap,
            0)

取消绑定纹理

   GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, 0)

纹理加载

    private fun loadTexture() {
        GLES30.glGenTextures(1, textureIds, 0)
        GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, textureIds[0])


        GLES30.glTexParameteri(GLES30.GL_TEXTURE_2D,
            GLES30.GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
            GLES30.GL_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,
            GLES30.GL_RGBA,
            bitmap,
            0)
        GLES30.glGenerateMipmap(GLES30.GL_TEXTURE_2D)
        bitmap.recycle()
        // 取消绑定纹理
        GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, 0)
    }

纹理应用

展示图片
在这里插入图片描述
布局

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical">

    <android.opengl.GLSurfaceView
        android:id="@+id/glSurfaceView_img"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent" />
</LinearLayout>

Activity

class OpenGlImgActivity : AppCompatActivity() {
    private var glSurfaceView: GLSurfaceView? = null
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_opengl_img_demo)
        glSurfaceView = findViewById(R.id.glSurfaceView_img)
        glSurfaceView?.setEGLContextClientVersion(3)
        glSurfaceView?.setRenderer(GLImageViewRender(BitmapFactory.decodeResource(resources, R.drawable.flower)))
        glSurfaceView?.renderMode = GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY
    }
}

GLSurfaceView.Renderer


import android.graphics.Bitmap
import android.opengl.GLES30
import android.opengl.GLSurfaceView
import android.opengl.GLUtils
import android.opengl.Matrix
import android.util.Log
import java.nio.ByteBuffer
import java.nio.ByteOrder
import java.nio.FloatBuffer
import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10

class GLImageViewRender(val bitmap:Bitmap) : GLSurfaceView.Renderer {
    /*
     * 顶点位置程序
     */
    private val vertexShaderCode =
        "uniform mat4 uTMatrix;" +
        "attribute vec4 aPosition;" +
        "attribute vec2 aTexCoord;" +
        "varying vec2 vTexCoord;" +
        "void main() { " +
        "   gl_Position = uTMatrix * aPosition;" +
        "   vTexCoord = aTexCoord;" +
        "}"

    /**
     * 片元颜色程序
     */
    private val fragmentShaderCode =
        "precision mediump float;" +
        "uniform sampler2D uSampler;" +
        "varying vec2 vTexCoord;" +
        "void main() { " +
        "   gl_FragColor = texture2D(uSampler,vTexCoord);" +
        "}"

    /**
     * 三角形顶点位置
     */
    private val coodData = floatArrayOf(
        // 顶点坐标        纹理坐标
        -1f, 1f, 0.0f, 0f, 0f,   // 左上角
        -1f, -1f, 0.0f, 0f, 1f,  //左下角
        1f, 1.0f, 0.0f, 1f, 0f,   //右上角
        1f, -1f, 0.0f, 1f, 1f  //右下角
    )

    private var translateMatrix = FloatArray(16)
    private var program: Int = 0
    private var positionHandle: Int = -1
    private var texCoordHandle: Int = -1
    private var samplerHandle: Int = -1
    private var uMatrixHandle: Int = -1
    
    // vbo
    private var vboId = IntArray(1)
    // 纹理id array
    private var textureIds= IntArray(1)

    private lateinit var coordBuffer: FloatBuffer
    private lateinit var byteBuffer: ByteBuffer

    override fun onSurfaceCreated(p0: GL10?, p1: EGLConfig?) {
        // 设置背景颜色
        GLES30.glClearColor(1f, 0f, 0f, 1.0f)
        // 清理缓存
        GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT)
        // 顶点坐标内存申请
        createFloatBuffer()
        // 创建定点着色程序
        val vertexShader = loadShader(GLES30.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode)
        // 创建片元着色程序
        val fragmentShader = loadShader(GLES30.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode)
        if (vertexShader != 0 && fragmentShader != 0) {
            linkProgram(vertexShader, fragmentShader)
            GLES30.glDeleteShader(vertexShader)
            GLES30.glDeleteShader(fragmentShader)
            // 生成VBO
            GLES30.glGenBuffers(1, vboId, 0)
            GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vboId[0])
            GLES30.glBufferData(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, byteBuffer.capacity(), byteBuffer, GLES30.GL_STATIC_DRAW)
            GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, 0)

            //
            Matrix.setIdentityM(translateMatrix, 0)

            // 将数据传递shader
            positionHandle = GLES30.glGetAttribLocation(program, "aPosition")
            GLES30.glEnableVertexAttribArray(positionHandle)

            texCoordHandle = GLES30.glGetAttribLocation(program, "aTexCoord")
            GLES30.glEnableVertexAttribArray(texCoordHandle)

            uMatrixHandle = GLES30.glGetUniformLocation(program, "uTMatrix")
            samplerHandle = GLES30.glGetUniformLocation(program, "uSampler")

            loadTexture()
        }
    }

    private fun linkProgram(vertexShader: Int, fragmentShader: Int) {
        // 创建空的opengl es 程序
        program = GLES30.glCreateProgram()
        program.let {
            // 将顶点着色器加入程序
            GLES30.glAttachShader(it, vertexShader)
            // 将片元着色器加入程序
            GLES30.glAttachShader(it, fragmentShader)
            // 链接到着色器程序
            GLES30.glLinkProgram(it)
            // 将程序加入到opengl30环境中
            GLES30.glUseProgram(it)
            val info = GLES30.glGetProgramInfoLog(it)
            // 打印链接程序日志
            Log.e("wdf", "info==" + info)
        }
    }

    private fun createFloatBuffer() {
        // 申请物理层空间
        byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(coodData.size * 4).apply {
            this.order(ByteOrder.nativeOrder())
        }
        // 坐标数据转换
        coordBuffer = byteBuffer.asFloatBuffer()
        coordBuffer.put(coodData, 0, coodData.size)
        coordBuffer.position(0)
    }

    override fun onSurfaceChanged(p0: GL10?, width: Int, height: Int) {
        // 设置绘制窗口
        GLES30.glViewport(0, 0, width, height)
    }

    override fun onDrawFrame(p0: GL10?) {
        if (program <= 0) {
            return
        }
        GLES30.glUseProgram(program)
        GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vboId[0])
        program?.let {
            GLES30.glVertexAttribPointer(positionHandle, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 5 * Float.SIZE_BYTES, 0)
            GLES30.glVertexAttribPointer(texCoordHandle, 2, GLES30.GL_FLOAT, false, 5 * Float.SIZE_BYTES, 3 * Float.SIZE_BYTES)

            GLES30.glUniformMatrix4fv(uMatrixHandle, 1, false, translateMatrix, 0)

            // 激活纹理单元
            GLES30.glActiveTexture(GLES30.GL_TEXTURE0)
            // 绑定纹理单元
            GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, textureIds[0])
            // 第二个参数传递激活的纹理单元，因为激活的是GLES30.GL_TEXTURE0，因此传递0
            GLES30.glUniform1i(samplerHandle, 0)
            GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4)
            GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, 0)
        }

    }

    private fun loadTexture() {
        GLES30.glGenTextures(1, textureIds, 0)
        GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, textureIds[0])


        GLES30.glTexParameteri(GLES30.GL_TEXTURE_2D,
            GLES30.GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
            GLES30.GL_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,
            GLES30.GL_RGBA,
            bitmap,
            0)
        GLES30.glGenerateMipmap(GLES30.GL_TEXTURE_2D)
        bitmap.recycle()
        // 取消绑定纹理
        GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, 0)
    }

    /**
     * 创建shader，加载shader程序
     */
    private fun loadShader(type: Int, shaderCode: String): Int {
        val shader = GLES30.glCreateShader(type)
        GLES30.glShaderSource(shader, shaderCode)
        GLES30.glCompileShader(shader)
        return shader
    }
}