创建并初始化纹理

创建纹理

GLuint texture;
glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D, 1, &texture);

glTextureStorage2D(	texture,		//纹理对象
					1,				//mipmap等级
					GL_RGBA32F,		//纹理数据类型
					256,256);		//纹理大小

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture);

更新纹理数据

glTextureSubImage2D(	texture,	//纹理对象
						0,			//等级
						0, 0,		//偏移量
						256, 256,	//大小
						GL_RGBA,	//通道类型
						GL_FLOAT,	//数据类型
						data);		//数据指针

glTextureSubImage2D将保留原始纹理数据副本，因此可将data指向的内存释放。

如果只是想将纹理初始化为一个固定值，则可使用glClearTexSubImage()

void glClearTexSubImage(	GLuint texture,	//纹理对象
							GLint  level,	//想要清除的mip贴图层
							GLint  xoffset,	//待清除区域起始偏移量
							GLint  yoffset,	//
							GLint  zoffset,	//
							GLsizei width,	//区域尺寸
							GLsizei height,	//
							GLsizei depth,	//
							GLenum  format,	//通道类型
							GLenum  type,	//数据类型
							const void *data);//单纹素数据

纹理目标和类型

纹理目标GL_TEXTURE_*：
1D/2D/3D
RECTANGLE矩形纹理（2D纹理的子集）
1D_ARRAY/2D_ARRAY聚合到单个对象中的纹理*
CUBE_MAP/CUBE_MAP_ARRAY六个正方形图像的集合/数组纹理
BUFFER特殊的纹理类型
2D_MULTISAMPLE/2D_MULTISAMPLE_ARRAY多采样抗锯齿

从着色器中读取纹理数据

采样器类型

常用的有sampler2D, sampler2Darray, samplerCube, samplerCubearray, sampler2DMS, sampler2DMSArray
sampler2D表示符点数据，若要表示有符号整数数据、无符号整数数据，则使用isampler2D,usampler2D

使用texelFetch内置函数从着色器读取纹理

vec4 texelFetch(sampler1D s, int P, int lod);//P为读取位置，lod为mip层
vec4 texelFetch(sampler2D s, ivec2 P, int lod);
ivec4 texelFetch(isampler2D s, ivec2 P, int lod);
uvec4 texelFetch(usampler1D s, ivec3 P, int lod);

返回值都为4通道，若只返回一个通道，则G、B默认值为0，A默认值为1。

使用texture（）函数从着色器读取纹理

texture()与texelFetch()的区别主要是：
texture采用函数会涉及归一化、过滤以及插值等复杂操作，基本无法得到某一确切像素的值。
texelFetch 使用的是未归一化的坐标直接访问纹理中的纹素，不执行任何形式的过滤和插值操作，坐标范围为实际载入纹理图像的宽和高。

gvec4 texture(	gsampler2D sampler,
 				vec2 P,
 				[float bias]);

获取更多信息

使用textureSize返回纹理大小

int textureSize(sampler1D sampler, int lod);
ivec2 textureSize(sampler2D sampler, int lod);
ivec3 textureSize(gsampler3D sampler, int lod);

使用textureSamples()了解多重采样纹理包含多少样本

int textureSamples(sampler2DMS sampler);

控制纹理数据的读取方式

使用采样器对象存储采样器包装和过滤模式的参数

创建一个或多个采样器

void glCreateSamplers(GLsizei n, GLuint *samplers);

设置采样器对象参数

void glSamplerParameter*(	GLuint sampler,	//采样器对象名称
							GLenum pname,	//指定采样器参数的符号名称
							参数类型（与*有关） param);	//指定pname的值

GLenum pname：
GL_TEXTURE_WRAP_S,
GL_TEXTURE_WRAP_T,
GL_TEXTURE_WRAP_R,
GL_TEXTURE_MIN_FILTER,
GL_TEXTURE_MAG_FILTER,
GL_TEXTURE_BORDER_COLOR,
GL_TEXTURE_MIN_LOD,
GL_TEXTURE_MAX_LOD,
GL_TEXTURE_LOD_BIAS ,
GL_TEXTURE_COMPARE_MODE,
GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC.

绑定采样器到纹理单元

void glBindSampler(GLuint uint, GLuint sampler);

设置存储在纹理对象内的采样器对象

每个纹理都有一个默认采样参数，当没有采样器对象绑定到相应纹理时，则将使用默认采样参数。可以使用如下函数设置默认采样参数

//Texture直接作用于纹理对象
void glTextureParameterf(	GLuint texture,
							GLenum pname,
							GLfloat param);
//Tex作用于指定绑定点的纹理对象----glBindTexture(GLenum target,GLuint texture);				
void glTexParameterf(		GLenum target,
 							GLenum pname,
 							GLfloat param);

纹理对象参数

纹理过滤

从拉伸或收缩的纹理图中计算颜色片段的过程称为纹理过滤（texture filtering）。

过滤器

利用采样器参数函数，支持我们在放大和缩小的情况下分别设置构造纹素值

放大过滤器参数名称：GL_TEXTURE_MAG_FILTER
缩小过滤器参数名称：GL_TEXTURE_MIN_FILTER

最近邻过滤：GL_NEAREST
线性过滤：GL_LINEAR

设置采样器的过滤器

glSamplerParameteri(sampler, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glSamplerParameteri(sampler, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);

直接设置纹理的默认过滤器

//Texture直接作用于纹理对象
void glTextureParameterf(	GLuint texture,
							GLenum pname,
							GLfloat param);
//Tex作用于指定绑定点的纹理对象----glBindTexture(GLenum target,GLuint texture);				
void glTexParameterf(		GLenum target,
 							GLenum pname,
 							GLfloat param);

纹理环绕

正常情况，我们只会在0.0~1.0之间指定纹理坐标，如果纹理坐标在此范围外，OpenGL会根据采样器对象中指定的当前纹理环绕模式方式进行设置。

设置采样器纹理环绕方式

使用如下函数：

glSampleParameter*(	GLuint sampler,
				 	GLenum pname,
				 	*      param)

纹理环绕参数有：

GL_TEXTURE_WRAP_S		//1D/2D/3D
GL_TEXTURE_WRAP_T		//2D/3D
GL_TEXTURE_WRAP_R		//3D

纹理环绕值有：

GL_REPEAT			//重复
GL_MIRRORED_REPEAT	//镜面重复			
GL_CLAMP_TO_EDGE	//超出部分对边缘采样
GL_CLAMP_TO_BORDER	//超出部分使用边框颜色
GL_MIRROR_CLAMP_TO_EDGE	//	只在(-1.0~0.0, 1.0~2.0上镜面重复，其余部分使用边缘颜色)

其中边框颜色使用如下函数设置。

glSamplerParameterfv(sampler, GL_TEXTURE_BORDER_COLOR, color);

使用多个纹理

使用函数glGetIntegerv(GL_MAX_COMBINED_TEXTURE_IMAGE_UNITS, &units);得到所有着色器阶段每次可访问的最大纹理单元数量

将纹理绑定到特定纹理单元

glBindTexture()只能将纹理绑定到glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + i) 绑定的纹理点上。

void glBindTextureUnit(	GLuint unit,	//想要我们绑定的以零为基准的索引
						GLuint texture);//

// 方法1：
glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + i); // active proper texture unit before binding
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[i].id);
// 方法2：
glBindTextureUnit(i, textures[i].id);

着色器中的采样器统一变量引用不同单元

方法一：在程序中获取采样器地址，并为它设置引用单元数

glUniform1i(glGetUniformLocation(shader, name), unit);

方法二：在着色器代码中使用binding配置限定符设置。

layout(binding = 1) uniform sampler2D texture_diffuse1;

mipmap

层数设置，数据输入，限制层数使用

mip贴图层通过如下函数输入2D纹理mipmap数据。

void glTexSubImage2D(	GLenum target,
 						GLint level,
 						GLint xoffset,
					 	GLint yoffset,
					 	GLsizei width,
					 	GLsizei height,
					 	GLenum format,
					 	GLenum type,
					 	const void * pixels);

level参数指定图像数据应用于哪一层。

但在输入数据前，首先需要开辟对应层数的空间。
使用如下函数开辟纹理空间时，设置levels的值将确定该纹理有多少层。（0表示未使用mipmap）

void glTexStorage2D(	GLenum target,
					 	GLsizei levels,
					 	GLenum internalformat,
					 	GLsizei width,
					 	GLsizei height);

同时可以使用如下函数限制渲染过程中可使用的mip层。

glTextureParameteri(texture, GL_TEXTURE_BASE_LEVEL, 0);
glTextureParameteri(texture, GL_TEXTURE_MAX_LEVEL, 4);

mip贴图过滤

GL_NEAREST
GL_LINEAR
GL_LEAREST_MIPMAP_NEAREST		//选择最邻近的mip层，并执行最邻近过滤
GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR
GL_LINEAR_MIPMAP_NEARSET
GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR			//在mip层之间使用线性插值并执行线性过滤（三线性插值）

构建mip层

使用glTexSubImage2D函数输入mipmap图其他层数不大方便，使用OpenGL构建纹理十分方便。

void glGenerateMipmap(	GLenum target);
void glGenerateTextureMipmap(GLuint texture);

如：
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

但使用快速构建会一定程度影响程序运算速度，在性能关键型应用程序中需要优先考虑加载自己预先构建的mip贴图。

数组纹理

多个1D纹理可映射为1D数组纹理，
多个2D纹理、立方体纹理可映射为2D数组纹理，
不能创建3D数组纹理（OpenGL不支持）

2D数组纹理与3D纹理的区别

2D数组纹理的层之间不能进行过滤操作（线性过滤等），但2D数组纹理拥有比3D纹理更大的空间。

加载2D数组纹理

GLuint texture2Ds;
glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, 1, &texture2Ds);
void glTextureStorage3D(	GLuint texture,			//texture2Ds
 							GLsizei levels,			//
 							GLenum internalformat,	//内部格式
 							GLsizei width,
 							GLsizei height,
 							GLsizei depth);			//数组元素 或 层
//输入数据
for(int i=0;i<depth;++i){
	void glTextureSubImage3D(	GLuint texture,		
							 	GLint level,
							 	GLint xoffset,		//0
							 	GLint yoffset,		//0
							 	GLint zoffset,		//层数
							 	GLsizei width,		//图片宽
							 	GLsizei height,		//图片高
							 	GLsizei depth,		//如果输入为2D图形，depth = 1
							 	GLenum format,		//输入数据的格式
							 	GLenum type,		//输入数据的类型
							 	const void *pixels);	//数据指针
}

使用数组纹理

layout (binding = 0) uniform sampler2DArray texture2DArray;
void main()
{
	color = texture( texture2DArray, vec3( vec2(x,y), float(layer) ) );
	//texture( 2D数组纹理采样器, vec3( vec2采样点, float(采样层数) ) );
}

注意：采样层数为整数，但在texture输入采样位置时，要转化为float值。

在着色器中向纹理写入数据

使用image变量表示纹理的单个图像

声明图像单元

uniform image2D my_image;

读取存储数据

//从P指定的坐标处读取image数据
vec4 imageLoad(readonly image2D image, ivec2 P);
//将data的数据存入P指定的image中
void imageStore(image2D image, ivec2 P, vec4 data);

其他：
有符号整数数据(i)和无符号整数(u)数据图像的存取
ivec4 imageLoad(readonly iimage2D image, ivec2 P);
void imageStore(iimage2D image, ivec2 P, ivec4 data);

注意：P为整数型，加载时不执行过滤（与textelFetch()函数一样）。

将纹理层绑定到图像单元

void glBindImageTexture(	GLuint unit,
						 	GLuint texture,
						 	GLint level,
						 	GLboolean layered,
						 	GLint layer,
						 	GLenum access,
						 	GLenum format);

在着色器使用图像单元绑定的图像

rgba32ui为格式限定符，见书P125

layout (binding = 0 , rgba32ui) readonly uniform uimage2D image_in;
layout (binding = 1) uniform writeonly uimage2D image_out;

void main(){//将image_in 中的数据复制入 image_out
	ivec2 P = ivec2(gl_FragCoord.xy);
	uvec4 data = imageLoad(image_in, P);
	imageStore(image_out, P, ~data);
}