案例分析4：纹理隧道

本案例主要目的多个纹理如何使用，加深对纹理的使用的理解。
案例效果如下

案例效果

对应代码地址纹理隧道。

下面接着说说隧道的绘制过程，整体的流程图如下：

流程图

其中main、ChangeSize、ShutdownRC就不多作说明了

1. SetupRC：初始化背景色、着色器，生成纹理，并设置顶点及纹理坐标
1. RenderScene：清理缓存、绑定纹理并绘制隧道
1. SpecialKeys：根据上下键位，记录前后移动的深度值，并重新渲染
1. ProcessMenu：根据选择的菜单选项，for循环更换所有纹理的过滤方式，并重新渲染

SetupRC函数

初始化颜色，着色器管理器
生成纹理
设置几何图形顶点/纹理坐标

函数流程图如下：

函数流程

生成纹理过程

1.生成纹理标记，分配纹理对象 glGenTextures

    /** 分配纹理对象 glGenTextures
     参数1：纹理对象的数量
     参数2：纹理对象标识数组
     */
    glGenTextures(TEXTURE_COUNT, textures);

2.设置纹理数组的纹理参数
因为使用了多个纹理，每个纹理都需要设置这些参数，所以利用for循环（有几个纹理就循环几次）实现，主要有以下步骤
- 2.1 绑定纹理对象 -> glBindTexture
- 2.2 加载tga文件 -> gltReadTGABits
- 2.3 设置纹理过滤方式和环绕方式 -> glTexParameteri
- 2.4 载入纹理 -> glTexImage2D
- 2.5 为纹理对象生成一组完整的mip贴图（当过滤方式与Mip无关时，可以设置，也可以不设置，如果使用与Mip相关的过滤方式，就必须设置） -> glGenerateMipmap
- 2.6 释放指向纹理对象空间的指针 -> free

具体代码如下

    GLbyte *pBytes;
    GLint iWidth, iHeight, iComponents;
    GLenum eFormat;
    GLint iLoop;

    //3.生成纹理标记
    /** 分配纹理对象 glGenTextures
     参数1：纹理对象的数量
     参数2：纹理对象标识数组
     */
    glGenTextures(TEXTURE_COUNT, textures);
    
    //4. 循环设置纹理数组的纹理参数
    for(iLoop = 0; iLoop < TEXTURE_COUNT; iLoop++)
    {
        /**绑定纹理对象 glBindTexture
         参数1：纹理模式，GL_TEXTURE_1D,GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_3D
         参数2：需要绑定的纹理对象
         */
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[iLoop]);
        
        /**加载tga文件
         参数1：纹理文件名称
         参数2：文件宽度变量地址
         参数3：文件高度变量地址
         参数4：文件组件变量地址
         参数5：文件格式变量地址
         返回值：pBytes，指向图像数据的指针
         */
        
        pBytes = gltReadTGABits(szTextureFiles[iLoop],&iWidth, &iHeight,
                                &iComponents, &eFormat);
        
        //加载纹理、设置过滤器和包装模式
        //GL_TEXTURE_MAG_FILTER（放大过滤器,GL_NEAREST(最邻近过滤)
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
        //GL_TEXTURE_MIN_FILTER(缩小过滤器),GL_NEAREST(最邻近过滤)
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
        //GL_TEXTURE_WRAP_S(s轴环绕),GL_CLAMP_TO_EDGE(环绕模式强制对范围之外的纹理坐标沿着合法的纹理单元的最后一行或一列进行采样)
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
        //GL_TEXTURE_WRAP_T(t轴环绕)，GL_CLAMP_TO_EDGE(环绕模式强制对范围之外的纹理坐标沿着合法的纹理单元的最后一行或一列进行采样)
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
        
        
        /**载入纹理 glTexImage2D
         参数1：纹理维度，GL_TEXTURE_2D
         参数2：mip贴图层次
         参数3：纹理单元存储的颜色成分（从读取像素图中获得）
         参数4：加载纹理宽度
         参数5：加载纹理的高度
         参数6：加载纹理的深度
         参数7：像素数据的数据类型,GL_UNSIGNED_BYTE无符号整型
         参数8：指向纹理图像数据的指针
         */
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, iComponents, iWidth, iHeight, 0, eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBytes);
        
            /**为纹理对象生成一组完整的mipmap glGenerateMipmap
             参数1：纹理维度，GL_TEXTURE_1D,GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_2D
             */
            glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
        
            //释放原始纹理数据，不在需要纹理原始数据了
            free(pBytes);
    }

设置隧道数据

其实这部分的重点主要是隧道顶点坐标纹理的映射，只要把这部分理清楚了，就非常简单了，隧道的顶点坐标如图所示：

隧道的顶点坐标

与4个面相对应的纹理坐标如图所示

纹理坐标如图

设置纹理坐标使用批次类的MultiTexCoord2f，其中第一个参数是指图层，即纹理的level，一般默认设置为0，后两个参数即为纹理的坐标s、t
设置顶点坐标使用批次类的Vertex3f，传入顶点的x、y、z

对应代码如下

 //5. 设置几何图形顶点/纹理坐标(上.下.左.右)
    GLfloat z;
    
    /*
     GLTools库中的容器类，GBatch，
     void GLBatch::Begin(GLenum primitive,GLuint nVerts,GLuint nTextureUnits = 0);
     参数1：图元枚举值
     参数2：顶点数
     参数3：1组或者2组纹理坐标
     */
    
    floorBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    //参考
    //Z表示深度，隧道的深度
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        floorBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        floorBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
    }
    floorBatch.End();
   
   //参考
    ceilingBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
        
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
        
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z);
        
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z);
    }
    ceilingBatch.End();
    
    //参考
    leftWallBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z);
        
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z);
        
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
        
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
    }
    leftWallBatch.End();
   
   //参考
    rightWallBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z);
        
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z);
        
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
        
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
    }
    rightWallBatch.End();

RenderScene函数

清除颜色缓存区和深度缓存区
模型视图压栈，目的是为了不影响矩阵的初始状态，方便后续恢复矩阵
模型矩阵平移：因为初始化是是在原点，需要往-z轴平移一定的矩阵，方便观察，且与矩阵栈顶相乘，将其结果覆盖栈顶矩阵
纹理替换矩阵着色器
绑定纹理:由于地面、天花板、左右墙面分别使用不同的纹理，所以需要分别绑定并绘制
pop出栈：恢复矩阵的初始状态
交换缓冲区

/渲染场景
void RenderScene()
{
    
    //清楚颜色缓存区和深度缓存区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    //2.模型视图压栈
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    //Z轴平移viewZ 距离
    modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, viewZ);
    
    //3.纹理替换矩阵着色器
    /*
     参数1：GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE（着色器标签）
     参数2：模型视图投影矩阵
     参数3：纹理层
     */
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), 0);
    
    //4.绑定纹理
    /*
     参数1：纹理模式，GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
     参数2：需要绑定的纹理
     */
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[TEXTURE_FLOOR]);
    floorBatch.Draw();
    
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[TEXTURE_CEILING]);
    ceilingBatch.Draw();
    
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[TEXTURE_BRICK]);
    leftWallBatch.Draw();
    rightWallBatch.Draw();
    
    //5.pop
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    //6.缓存区交换
    glutSwapBuffers();
    
}

SpecialKeys函数

只要通过SpecialKeys来控制上下键，来改变移动的深度值，并重新渲染

//前后移动视口来对方向键作出响应
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
    if(key == GLUT_KEY_UP)
        //移动的是深度值，Z
        viewZ += 0.5f;
    
    if(key == GLUT_KEY_DOWN)
        viewZ -= 0.5f;
    
    //更新窗口，即可回调到RenderScene函数里
    glutPostRedisplay();
}

ProcessMenu函数

通过鼠标右键的相应回调函数，来改变对应的纹理过滤方式，那为什么要for循环呢？因为有多个纹理对象，需要对每个纹理对象进行设置，但是在设置前，需要重新绑定的纹理对象，具体效果可以去下载纹理隧道demo，代码如下

//菜单栏选择
void ProcessMenu(int value)
{
    GLint iLoop;
    
    for(iLoop = 0; iLoop < TEXTURE_COUNT; iLoop++)
    {
        /**绑定纹理 glBindTexture
         参数1：GL_TEXTURE_2D
         参数2：需要绑定的纹理对象
         */
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[iLoop]);
        
        /**配置纹理参数 glTexParameteri
         参数1：纹理模式
         参数2：纹理参数
         参数3：特定纹理参数
         
         */
        switch(value)
        {
            case 0:
                //GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER(缩小过滤器)，GL_NEAREST（最邻近过滤）
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
                break;
                
            case 1:
                //GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER(缩小过滤器)，GL_LINEAR（线性过滤）
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
                break;
                
            case 2:
                //GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER(缩小过滤器)，GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST（选择最邻近的Mip层，并执行最邻近过滤）
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST);
                break;
                
            case 3:
                //GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER(缩小过滤器)，GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR（在Mip层之间执行线性插补，并执行最邻近过滤）
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR);
                break;
                
            case 4:
                //GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER(缩小过滤器)，GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR（选择最邻近Mip层，并执行线性过滤）
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST);
                break;
                
            case 5:
                //GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER(缩小过滤器)，GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR（在Mip层之间执行线性插补，并执行线性过滤，又称为三线性过滤）
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
                break;
                
            case 6:
            
                //设置各向异性过滤
                GLfloat fLargest;
                //获取各向异性过滤的最大数量
                glGetFloatv(GL_MAX_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, &fLargest);
                //设置纹理参数(各向异性采样)
                glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, fLargest);
                break;
        
            case 7:
                //设置各向同性过滤，数量为1.0表示(各向同性采样)
                glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, 1.0f);
                break;
                
        }
    }
    
    //触发重画
    glutPostRedisplay();
}