Qt下的OpenGL 編程紋理和貼圖

發布時間：2020-07-03 21:02:09 來源：網絡閱讀：1106 作者：WZM3558862 欄目：開發技術

Qt下的OpenGL 編程紋理和貼圖

二、openGL坐標系

     OpenGL使用右手坐標，從左到右，x遞增，從下到上，y遞增，從遠到近，z遞增。

     OpenGL坐標系可分為：世界坐標系和當前繪圖坐標系。

     世界坐標系以屏幕中心為原點(0, 0, 0)。你面對屏幕，你的右邊是x正軸，上面是y正軸，屏幕指向你的為z正軸。長度單位這樣來定： 窗口范圍按此單位恰好是(-1,-1)到(1,1)。

      當前繪圖坐標系是 繪制物體時的坐標系。程序剛初始化時，世界坐標系和當前繪圖坐標系是重合的。當用glTranslatef()，glScalef(), glRotatef()對當前繪圖坐標系進行平移、伸縮、旋轉變換之后， 世界坐標系和當前繪圖坐標系不再重合。改變以后，再用glVertex3f()等繪圖函數繪圖時，都是在當前繪圖坐標系進行繪圖，所有的函數參數也都是相 對當前繪圖坐標系來講的。

三、繪制一個三角錐和正方體

    繪制三角錐的方法就是在空間中連續地繪制四個三角形，最后形成一個封閉的體。

    修改void NeHeWidget::paintGL()。

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void NeHeWidget::paintGL()
{
// 清除屏幕和深度緩存
glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
glLoadIdentity();
//移到屏幕的左半部分，并且將視圖推入屏幕背后足夠的距離以便我們可以看見全部的場景
glTranslatef(-1.0f,0.0f,-6.0f);
glRotatef(rTri,1.0,0,0);
glBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
glVertex3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glVertex3f(-1.0, -1.0, 1.0 );
glColor3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
glVertex3f( 1.0, -1.0, 1.0 );
glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glVertex3f( 1.0, -1.0, -1.0 );
glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
glVertex3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glVertex3f(-1.0, -1.0, 1.0 );
glEnd();
rTri+=2;
}

   在寫代碼之前，最好在草稿紙上畫出三角錐的空間模型，算出每個點的坐標。這里，傳給glBegin的是GL_TRIANGLE_STRIP ，

    意思就是連續地繪制多個三角行，前兩個點就和第三個點組成三角形。

    所以一共畫四個面，定義了5個點，最后；兩個點和最開始的兩個點是重合的。

    因為在定義了每個頂點的顏色，所以最后每個面都有很漂亮的過度色。

    我們用同樣的思路來繪制一個正方體。這里傳給glBegin的參數是GL_QUAD_STRIP,意思就是連續地繪制正方形。

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glLoadIdentity();
//移到屏幕的右半部分，并且將視圖推入屏幕背后足夠的距離以便我們可以看見全部的場景
glTranslatef(1.0f,0.0f,-6.0f);
glRotatef(rTri,1.0,0,0);
glBegin(GL_QUAD_STRIP);
//第一面
glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
glVertex3f( 0.0, 0.0, 0.0 );
glVertex3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
glVertex3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
glVertex3f( 1.0, 0.0, 1.0 );
//第二個面
glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glVertex3f( 1.0, 1.0, 0.0 );
glVertex3f( 1.0, 1.0, 1.0 );
//第三個面
glColor3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
glVertex3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glVertex3f( 0.0, 1.0, 1.0 );
//第四個面
glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
glVertex3f( 0.0, 0.0, 0.0 );
glVertex3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
glEnd();
//第五個和第六個面
glBegin(GL_QUADS);
glColor3f( 0.0, 0.8, 0.8 );
glVertex3f(0.0,1.0,1.0);
glVertex3f(0.0,0.0,1.0);
glVertex3f(1.0,0.0,1.0);
glVertex3f(1.0,1.0,1.0);
glVertex3f(0.0,1.0,0.0);
glVertex3f(0.0,0.0,0.0);
glVertex3f(1.0,0.0,0.0);
glVertex3f(1.0,1.0,0.0);
glEnd();

代碼比較簡單，最后的效果如下圖：

注意所有的面都是逆時針次序繪制的。這點十分重要，這個和平面的正反面有關，以后應該會涉及到。所以要么都逆時針，要么都順時針，但永遠不要將兩種次序混在一起，除非您有足夠的理由必須這么做。

四、紋理映射

OpenGL紋理的使用分三步：將紋理裝入內存，將紋理發送給OpenGL管道，給頂點指定紋理坐標.

修改nehewidget.h:

首先加入裝載紋理的函數和幾個變量：

//加載紋理函數

void loadGLTextures();

//正方體在三個方向上的旋轉

GLfloat xRot, yRot, zRot;

//texture用來存儲紋理

GLuint texture[1];

在構造函數中加入對旋轉量的初始化：

xRot = yRot = zRot = 0.0;

接下來實現紋理裝載函數：

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void NeHeWidget::loadGLTextures()
{
QImage tex, buf;
if ( !buf.load( ":/data/texture.jpg" ) )
{
//如果載入不成功，自動生成一個128*128的32位色的綠×××片。
qWarning("Could not read p_w_picpath file!");
QImage dummy( 128, 128,QImage::Format_RGB32 );
dummy.fill( Qt::green );
buf = dummy;
}
//轉換成紋理類型
tex = QGLWidget::convertToGLFormat( buf );
//創建紋理
glGenTextures( 1, &texture[0] );
//使用來自位圖數據生成的典型紋理,將紋理名字texture[0]綁定到紋理目標上
glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, texture[0] );
glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, 3, tex.width(), tex.height(), 0,
GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex.bits() );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
}

解釋幾個函數：

函數原型:

      void glGenTextures(GLsizei n, GLuint *textures)

參數說明：

      n：用來生成紋理的數量

　　textures：存儲紋理索引的

函數說明：

　　glGenTextures函數根據紋理參數返回n個紋理索引。紋理名稱集合不必是一個連續的整數集合。 (glGenTextures就是用來產生你要操作的紋理對象的索引的，比如你告訴OpenGL，我需要5個紋理對象，它會從沒有用到的整數里返回5個給你)。

函數原型:

      void glBindTexture(GLenum target,   GLuint texture);

參數說明：

target：   紋理被綁定的目標，它只能取值GL_TEXTURE_1D或者GL_TEXTURE_2D；

texture ：紋理的名稱，并且，該紋理的名稱在當前的應用中不能被再次使用。

函數說明：

glBindTexture實際上是改變了OpenGL的這個狀態，它告訴OpenGL下面對紋理的任何操作都是對它所綁定的紋理對象的，比如glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,1)告訴OpenGL下面代碼中對2D紋理的任何設置都是針對索引為1的紋理的。

函數原型:

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

函數說明：

    創建一個紋理。以我們使用的那個函數為例，GL_TEXTURE_2D告訴OpenGL此紋理是一個2D紋理。數字零代表圖像的詳細程度，通常就由它為零去了。數字三是數據的成分數。因為圖像是由紅色數據，綠色數據，藍色數據三種組分組成。 tex.width()是紋理的寬度。tex.height()是紋理的高度。數字零是邊框的值，一般就是零。GL_RGBA 告訴OpenGL圖像數據由紅、綠、藍三色數據以及alpha通道數據組成，這個是由于QGLWidget類的converToGLFormat()函數的原因。 GL_UNSIGNED_BYTE 意味著組成圖像的數據是無符號字節類型的。最后tex.bits()告訴OpenGL紋理數據的來源。

        最后的glTexParameteri()告訴OpenGL在顯示圖像時，當它比放大得原始的紋理大（GL_TEXTURE_MAG_FILTER）或縮小得比原始得紋理小（GL_TEXTURE_MIN_FILTER）時OpenGL采用的濾波方式。通常這兩種情況下我都采用GL_LINEAR。這使得紋理從很遠處到離屏幕很近時都平滑顯示。使用GL_LINEAR需要CPU和顯卡做更多的運算。如果您的機器很慢，您也許應該采用GL_NEAREST。過濾的紋理在放大的時候，看起來斑駁的很。您也可以結合這兩種濾波方式。在近處時使用GL_LINEAR，遠處時GL_NEAREST。

       插一句QPixmap和QImag的區別：

       QPixmap依賴于硬件，QImage不依賴于硬件。QPixmap主要是用于繪圖，針對屏幕顯示而最佳化設計，QImage主要是為圖像I/O、圖片訪問和像素修改而設計的。當圖片小的情況下，直接用QPixmap進行加載，畫圖時無所謂，當圖片大的時候如果直接用QPixmap進行加載，會占很大的內存，一般一張幾十K的圖片，用QPixmap加載進來會放大很多倍，所以一般圖片大的情況下，用QImage進行加載，然后轉乘QPixmap用戶繪制。QPixmap繪制效果是最好的。

修改paintGL():

      在這里向大家推薦一個很有意思的東東，就是Sumo Paint，它是Chrome瀏覽器里的一個繪圖應用，用來在Ubuntu中進行圖片編輯還是非常不錯的，我們可以用它來編輯紋理貼圖。

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void NeHeWidget::paintGL()
{
// 清除屏幕和深度緩存
glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
glLoadIdentity();
//移到屏幕的左半部分，并且將視圖推入屏幕背后足夠的距離以便我們可以看見全部的場景
glTranslatef(0.0f,0.0f,-5.0f);
glRotatef( xRot, 1.0, 0.0, 0.0 );
glRotatef( yRot, 0.0, 1.0, 0.0 );
glRotatef( zRot, 0.0, 0.0, 1.0 );
//選擇使用的紋理
glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, texture[0] );
glBegin( GL_QUADS );
glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( 1.0, 1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, 1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, 1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( 1.0, 1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, 1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, 1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( 1.0, 1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( 1.0, 1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( 1.0, 1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( 1.0, 1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, 1.0, 1.0 );
glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, 1.0, -1.0 );
glEnd();
xRot += 0.3;
yRot += 0.2;
zRot += 0.4;
}

最后，在initializeGL()中加入

loadGLTextures();

 glEnable( GL_TEXTURE_2D );

編譯，運行！

它確實跑起來了，不過我們忘記了一個東西，就是紋理坐標。

紋理坐標如下圖所示：

假設圖中的正方向就是我們要將紋理映射上去的物體（地面），那么我們需要按照圖中的表示，為每個頂點指定一個紋理坐標，也稱之為UV坐標，它的橫向為s軸，縱向圍t軸，如下圖所示。關于st和uv坐標可以參考一些3D圖形學相關知識。

在paintGL()中定義頂點的時候，我們只需用glTexCoord2f()將紋理綁定到相應的頂點就可以了

向AI問一下細節

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