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Qt下的OpenGL编程纹理和贴图-创新互联

Qt下的OpenGL 编程纹理和贴图

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二、openGL坐标系

     OpenGL使用右手坐标，从左到右，x递增，从下到上，y递增，从远到近，z递增。
     OpenGL坐标系可分为：世界坐标系和当前绘图坐标系。

     世界坐标系以屏幕中心为原点(0, 0, 0)。你面对屏幕，你的右边是x正轴，上面是y正轴，屏幕指向你的为z正轴。长度单位这样来定： 窗口范围按此单位恰好是(-1,-1)到(1,1)。

      当前绘图坐标系是 绘制物体时的坐标系。程序刚初始化时，世界坐标系和当前绘图坐标系是重合的。当用glTranslatef()，glScalef(), glRotatef()对当前绘图坐标系进行平移、伸缩、旋转变换之后， 世界坐标系和当前绘图坐标系不再重合。改变以后，再用glVertex3f()等绘图函数绘图时，都是在当前绘图坐标系进行绘图，所有的函数参数也都是相 对当前绘图坐标系来讲的。


三、绘制一个三角锥和正方体
    绘制三角锥的方法就是在空间中连续地绘制四个三角形，最后形成一个封闭的体。
    修改void NeHeWidget::paintGL()。
[cpp] view plainQt下的OpenGL 编程纹理和贴图
  1. void NeHeWidget::paintGL()
  2. {
  3.     // 清除屏幕和深度缓存
  4.     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
  5.     glLoadIdentity();
  6.     //移到屏幕的左半部分，并且将视图推入屏幕背后足够的距离以便我们可以看见全部的场景
  7.     glTranslatef(-1.0f,0.0f,-6.0f);
  8.     glRotatef(rTri,1.0,0,0);
  9.     glBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
  10.     glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
  11.     glVertex3f(  0.0,  1.0,  0.0 );
  12.     glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
  13.     glVertex3f(-1.0, -1.0,  1.0 );
  14.     glColor3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
  15.     glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );
  16.     glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
  17.     glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );
  18.     glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
  19.     glVertex3f(  0.0,  1.0,  0.0 );
  20.     glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
  21.     glVertex3f(-1.0, -1.0,  1.0 );
  22.     glEnd();
  23.     rTri+=2;
  24. }


  在写代码之前，最好在草稿纸上画出三角锥的空间模型，算出每个点的坐标。这里，传给glBegin的是GL_TRIANGLE_STRIP ，
   意思就是连续地绘制多个三角行，前两个点就和第三个点组成三角形。
   所以一共画四个面，定义了5个点，最后；两个点和最开始的两个点是重合的。
   因为在定义了每个顶点的颜色，所以最后每个面都有很漂亮的过度色。

   我们用同样的思路来绘制一个正方体。这里传给glBegin的参数是GL_QUAD_STRIP,意思就是连续地绘制正方形。

[cpp] view plainQt下的OpenGL 编程纹理和贴图
  1. glLoadIdentity();
  2. //移到屏幕的右半部分，并且将视图推入屏幕背后足够的距离以便我们可以看见全部的场景
  3. glTranslatef(1.0f,0.0f,-6.0f);
  4. glRotatef(rTri,1.0,0,0);
  5. glBegin(GL_QUAD_STRIP);
  6. //第一面
  7. glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
  8. glVertex3f(  0.0,  0.0,  0.0 );
  9. glVertex3f(  0.0,  0.0,  1.0 );
  10. glVertex3f(  1.0,  0.0,  0.0 );
  11. glVertex3f(  1.0,  0.0,  1.0 );
  12. //第二个 面
  13. glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
  14. glVertex3f(  1.0,  1.0,  0.0 );
  15. glVertex3f(  1.0,  1.0,  1.0 );
  16. //第三个面
  17. glColor3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
  18. glVertex3f(  0.0,  1.0,  0.0 );
  19. glVertex3f(  0.0,  1.0,  1.0 );
  20. //第四个面
  21. glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
  22. glVertex3f(  0.0,  0.0,  0.0 );
  23. glVertex3f(  0.0,  0.0,  1.0 );
  24. glEnd();
  25. //第五个和第六个面
  26. glBegin(GL_QUADS);
  27. glColor3f( 0.0, 0.8, 0.8 );
  28. glVertex3f(0.0,1.0,1.0);
  29. glVertex3f(0.0,0.0,1.0);
  30. glVertex3f(1.0,0.0,1.0);
  31. glVertex3f(1.0,1.0,1.0);
  32. glVertex3f(0.0,1.0,0.0);
  33. glVertex3f(0.0,0.0,0.0);
  34. glVertex3f(1.0,0.0,0.0);
  35. glVertex3f(1.0,1.0,0.0);
  36. glEnd();




代码比较简单，最后的效果如下图：



注意所有的面都是逆时针次序绘制的。这点十分重要，这个和平面的正反面有关，以后应该会涉及到。所以要么都逆时针，要么都顺时针，但永远不要将两种次序混在一起，除非您有足够的理由必须这么做。


四、纹理映射
OpenGL纹理的使用分三步：将纹理装入内存，将纹理发送给OpenGL管道，给顶点指定纹理坐标.
修改nehewidget.h:
首先加入装载纹理的函数和几个变量：

//加载纹理函数
void loadGLTextures();
//正方体在三个方向上的旋转
GLfloat xRot, yRot, zRot;
//texture用来存储纹理
GLuint texture[1];

在构造函数中加入对旋转量的初始化：
xRot = yRot = zRot = 0.0;


接下来实现纹理装载函数：

[cpp] view plainQt下的OpenGL 编程纹理和贴图
  1. void NeHeWidget::loadGLTextures()
  2. {
  3.         QImage tex, buf;
  4.       if ( !buf.load( ":/data/texture.jpg" ) )
  5.       {
  6.         //如果载入不成功，自动生成一个128*128的32位色的绿×××片。
  7.           qWarning("Could not read p_w_picpath file!");
  8.           QImage dummy( 128, 128,QImage::Format_RGB32 );
  9.            dummy.fill( Qt::green );
  10.              buf = dummy;
  11.       }
  12.       //转换成纹理类型
  13.         tex = QGLWidget::convertToGLFormat( buf );
  14.         //创建纹理
  15.          glGenTextures( 1, &texture[0] );
  16.         //使用来自位图数据生成的典型纹理,将纹理名字texture[0]绑定到纹理目标上
  17.          glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, texture[0] );
  18.          glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, 3, tex.width(), tex.height(), 0,
  19.                GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex.bits() );
  20.          glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
  21.          glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
  22. }



解释几个函数：
函数原型:

      void glGenTextures(GLsizei n, GLuint *textures)

参数说明：

      n：用来生成纹理的数量
　　textures：存储纹理索引的
函数说明：
　　glGenTextures函数根据纹理参数返回n个纹理索引。纹理名称集合不必是一个连续的整数集合。 (glGenTextures就是用来产生你要操作的纹理对象的索引的，比如你告诉OpenGL，我需要5个纹理对象，它会从没有用到的整数里返回5个给你)。

函数原型:

      void glBindTexture(GLenum target,   GLuint texture);

参数说明：

target：   纹理被绑定的目标，它只能取值GL_TEXTURE_1D或者GL_TEXTURE_2D；
texture ：纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用。

函数说明：
glBindTexture实际上是改变了OpenGL的这个状态，它告诉OpenGL下面对纹理的任何操作都是对它所绑定的纹理对象的，比如glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,1)告诉OpenGL下面代码中对2D纹理的任何设置都是针对索引为1的纹理的。

函数原型:

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

函数说明：
    创建一个纹理。以我们使用的那个函数为例，GL_TEXTURE_2D告诉OpenGL此纹理是一个2D纹理。数字零代表图像的详细程度，通常就由它为零去了。数字三是数据的成分数。因为图像是由红色数据，绿色数据，蓝色数据三种组分组成。 tex.width()是纹理的宽度。tex.height()是纹理的高度。数字零是边框的值，一般就是零。GL_RGBA 告诉OpenGL图像数据由红、绿、蓝三色数据以及alpha通道数据组成，这个是由于QGLWidget类的converToGLFormat()函数的原因。 GL_UNSIGNED_BYTE 意味着组成图像的数据是无符号字节类型的。最后tex.bits()告诉OpenGL纹理数据的来源。


        最后的glTexParameteri()告诉OpenGL在显示图像时，当它比放大得原始的纹理大（GL_TEXTURE_MAG_FILTER）或缩小得比原始得纹理小（GL_TEXTURE_MIN_FILTER）时OpenGL采用的滤波方式。通常这两种情况下我都采用GL_LINEAR。这使得纹理从很远处到离屏幕很近时都平滑显示。使用GL_LINEAR需要CPU和显卡做更多的运算。如果您的机器很慢，您也许应该采用GL_NEAREST。过滤的纹理在放大的时候，看起来斑驳的很。您也可以结合这两种滤波方式。在近处时使用GL_LINEAR，远处时GL_NEAREST。

       插一句QPixmap和QImag的区别：
       QPixmap依赖于硬件，QImage不依赖于硬件。QPixmap主要是用于绘图，针对屏幕显示而最佳化设计，QImage主要是为图像I/O、图片访问和像素修改而设计的。当图片小的情况下，直接用QPixmap进行加载，画图时无所谓，当图片大的时候如果直接用QPixmap进行加载，会占很大的内存，一般一张几十K的图片，用QPixmap加载进来会放大很多倍，所以一般图片大的情况下，用QImage进行加载，然后转乘QPixmap用户绘制。QPixmap绘制效果是最好的。

修改paintGL():
      在这里向大家推荐一个很有意思的东东，就是Sumo Paint，它是Chrome浏览器里的一个绘图应用，用来在Ubuntu中进行图片编辑还是非常不错的，我们可以用它来编辑纹理贴图。
[cpp] view plainQt下的OpenGL 编程纹理和贴图
  1. void NeHeWidget::paintGL()
  2. {
  3.     // 清除屏幕和深度缓存
  4.     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
  5.     glLoadIdentity();
  6.     //移到屏幕的左半部分，并且将视图推入屏幕背后足够的距离以便我们可以看见全部的场景
  7.     glTranslatef(0.0f,0.0f,-5.0f);
  8.     glRotatef( xRot,  1.0,  0.0,  0.0 );
  9.     glRotatef( yRot,  0.0,  1.0,  0.0 );
  10.     glRotatef( zRot,  0.0,  0.0,  1.0 );
  11.     //选择使用的纹理
  12.     glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, texture[0] );
  13.     glBegin( GL_QUADS );
  14.     glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0,  1.0 );
  15.     glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );
  16.     glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0,  1.0 );
  17.     glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0,  1.0 );
  18.     glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
  19.     glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0, -1.0 );
  20.     glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0, -1.0 );
  21.     glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );
  22.     glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0, -1.0 );
  23.     glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0,  1.0 );
  24.     glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0,  1.0 );
  25.     glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0, -1.0 );
  26.     glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
  27.     glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );
  28.     glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );
  29.     glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0,  1.0 );
  30.     glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );
  31.     glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0, -1.0 );
  32.     glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0,  1.0 );
  33.     glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );
  34.     glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
  35.     glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0,  1.0 );
  36.     glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0,  1.0 );
  37.     glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0, -1.0 );
  38.     glEnd();
  39.     xRot += 0.3;
  40.       yRot += 0.2;
  41.       zRot += 0.4;
  42. }



最后，在initializeGL()中加入

loadGLTextures();
 glEnable( GL_TEXTURE_2D );


编译，运行！


它确实跑起来了，不过我们忘记了一个东西，就是纹理坐标。
纹理坐标如下图所示：

假设图中的正方向就是我们要将纹理映射上去的物体（地面），那么我们需要按照图中的表示，为每个顶点指定一个纹理坐标，也称之为UV坐标，它的横向为s轴，纵向围t轴，如下图所示。关于st和uv坐标可以参考一些3D图形学相关知识。

在paintGL()中定义顶点的时候，我们只需用glTexCoord2f()将纹理绑定到相应的顶点就可以了
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