（转）【GLSL教程】（八）纹理贴图

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简单的纹理贴图（Simple Texture）

为了在GLSL中应用纹理，我们需要访问每个顶点的纹理坐标。GLSL中提供了一些属性变量，每个纹理单元一个：

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attribute vec4 gl_MultiTexCoord0;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord1;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord2;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord3;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord4;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord5;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord6;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord7;

attribute vec4 gl_MultiTexCoord0; attribute vec4
gl_MultiTexCoord1;attribute vec4 gl_MultiTexCoord2; attribute vec4
gl_MultiTexCoord3;attribute vec4 gl_MultiTexCoord4; attribute vec4
gl_MultiTexCoord5;attribute vec4 gl_MultiTexCoord6; attribute vec4
gl_MultiTexCoord7;GLSL还为访问每个纹理的纹理矩阵提供了一个一致变量数组：

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uniform mat4 gl_TextureMatrix[gl_MaxTextureCoords];

uniform mat4
gl_TextureMatrix[gl_MaxTextureCoords];顶点shader可以通过上面所示的内容访问OpenGL程序中指定的纹理坐标。然后必须为每个顶点计算纹理坐标，并保存在预先定义的易变变量gl_TexCoord[i]中，i表示纹理单元号。

下面这条语句直接复制OpenGL程序中指定的纹理坐标，作为纹理单元0的顶点纹理坐标。

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gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord0;

gl_TexCoord[0] =
gl_MultiTexCoord0;下面是个简单的例子，在顶点shader中设置纹理单元0的纹理坐标。

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void main()

{

gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord0;

gl_Position = ftransform();

}

void main(){ gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord0; gl_Position =
ftransform();
}如果你想使用纹理矩阵，可以这样操作：

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void main()

{

gl_TexCoord[0] = gl_TextureMatrix[0] * gl_MultiTexCoord0;

gl_Position = ftransform();

}

void main(){ gl_TexCoord[0] = gl_TextureMatrix[0] *
gl_MultiTexCoord0; gl_Position = ftransform();
}前面说过，gl_TexCoord是一个易变变量，所以在片断shder中可以访问经过插值的纹理坐标。

为了访问纹理的数值，在片断shader中有必要声明一个特殊的变量，对一个2D纹理可以可以这样写：

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uniform sampler2D tex;

uniform sampler2D
tex;如果是1D或者3D的纹理，可以改成sampler1D和sampler3D。

这个用户定义的变量tex包含我们将会使用的纹理单元，通过texture2D函数我们可以得到一个纹素（texel），这是一个纹理图片中的像素。函数参数分别为simpler2D以及纹理坐标：

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vec4 texture2D(sampler2D, vec2);

vec4 texture2D(sampler2D,
vec2);函数的返回值已经考虑了所有在OpenGL程序中定义的纹理设置，比如过滤、mipmap、clamp等。

我们的片断shader可以写成如下形式：

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uniform sampler2D tex;

void main()

{

vec4 color = texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st);

gl_FragColor = color;

}

uniform sampler2D tex; void main(){ vec4 color =
texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st); gl_FragColor = color;
}注意访问gl_TexCoord时选择子st的使用。在本教程前面关于数据类型和变量的讨论中说过，访问纹理坐标时可以使用如下选择子：s、t、p、q。（r因为和rgb选择子冲突而没有使用）

本节内容Shader Designer的工程下载地址：
http://www.lighthouse3d.com/wp-content/uploads/2011/03/textureSimple.zip
组合纹理与片断

OpenGL允许我们通过多种方式将纹理颜色和片断颜色联合到一起。下表显示了RGBA模式时可用的联合方式：

GL_REPLACEC = CtA = AtGL_MODULATEC = Ct*Cf A = At*AfGL_DECALC =
Cf * (1 - At) + Ct * AtA =
Af表中Ct和At表示纹理的颜色和alpha值，Cf和Af表示片断（fragment）的颜色和alpha值，C和A表示最终的颜色和alpha值。

上一节的例子就相当于使用了GL_REPLACE模式。下面我们我们准备在一个立方体上实现与GL_MODULATE等同的效果。两个shader只计算使用一个白色方向光的散射以及环境光成分，关于材质的完整定义请参照光照有关的章节。

因为使用了光照，所以顶点shader中必须处理法线信息。必须将法线变换到视图空间然后归一化，光线方向向量也必须归一化（光线方向向量已经由OpenGL变换到了视图空间）。现在新的顶点shader如下：

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varying vec3 lightDir,normal;

void main()

{

normal = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);

lightDir = normalize(vec3(gl_LightSource[0].position));

gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord0;

gl_Position = ftransform();

}

varying vec3 lightDir,normal; void main(){ normal =
normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal); lightDir =
normalize(vec3(gl_LightSource[0].position)); gl_TexCoord[0] =
gl_MultiTexCoord0; gl_Position = ftransform();
}在片断shader中，光照得到的片断的颜色和alpha值在cf和af中分别计算。shader中剩余代码按照GL_MODULATE的公式计算：

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varying vec3 lightDir,normal;

uniform sampler2D tex;

void main()

{

vec3 ct,cf;

vec4 texel;

float intensity,at,af;

intensity = max(dot(lightDir,normalize(normal)),0.0);

cf = intensity * (gl_FrontMaterial.diffuse).rgb +

gl_FrontMaterial.ambient.rgb;

af = gl_FrontMaterial.diffuse.a;

texel = texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st);

ct = texel.rgb;

at = texel.a;

gl_FragColor = vec4(ct * cf, at * af);

}

varying vec3 lightDir,normal; uniform sampler2D tex;void main(){
vec3 ct,cf; vec4 texel; float intensity,at,af; intensity =
max(dot(lightDir,normalize(normal)),0.0); cf = intensity *
(gl_FrontMaterial.diffuse).rgb + gl_FrontMaterial.ambient.rgb; af =
gl_FrontMaterial.diffuse.a; texel =
texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st); ct = texel.rgb; at = texel.a;
gl_FragColor = vec4(ct * cf, at * af);}

Shader Designer的工程下载地址：
http://www.lighthouse3d.com/wp-content/uploads/2011/03/textureComb.zip
多重纹理

在GLSL中实现多重纹理十分容易，我们只需要访问所有纹理即可。因为我们打算给每个纹理使用相同的纹理坐标，所以顶点shader不需要改动。片断shader中只需要进行些许改动，加上多个纹理的颜色值。

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varying vec3 lightDir,normal;

uniform sampler2D tex;

void main()

{

vec3 ct,cf;

vec4 texel;

float intensity,at,af;

intensity = max(dot(lightDir,normalize(normal)),0.0);

cf = intensity * (gl_FrontMaterial.diffuse).rgb +

gl_FrontMaterial.ambient.rgb;

af = gl_FrontMaterial.diffuse.a;

texel = texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st) +

texture2D(l3d,gl_TexCoord[0].st);

ct = texel.rgb;

at = texel.a;

gl_FragColor = vec4(ct * cf, at * af);

}

varying vec3 lightDir,normal; uniform sampler2D tex;void main(){
vec3 ct,cf; vec4 texel; float intensity,at,af; intensity =
max(dot(lightDir,normalize(normal)),0.0); cf = intensity *
(gl_FrontMaterial.diffuse).rgb + gl_FrontMaterial.ambient.rgb; af =
gl_FrontMaterial.diffuse.a; texel =
texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st) +
texture2D(l3d,gl_TexCoord[0].st); ct = texel.rgb; at = texel.a;
gl_FragColor = vec4(ct * cf, at * af);}效果如下：

下面添加点不同的效果：在黑暗中发光。我们希望第二个纹理能在黑暗中发光，在没有光照时达到最亮，在有光照时变暗。

我们通过两步计算最终的颜色：首先将第一个纹理与片断颜色进行modulate计算，然后根据光照强度（indensity）加上第二个纹理单元。

如果indensity是0，第二个纹理单元取最大值，如果indensity为1，只取第二个纹理单元颜色的10%，当indensity在0和1之间时按这两个大小进行插值。可以使用smoothstep函数实现这个要求：

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genType smoothStep(genType edge0, genType edge1, genType x);

genType smoothStep(genType edge0, genType edge1, genType
x);如果x <= edge0结果是0，如果x
>= edge1结果为1，如果edge0 < x
<
edge1结果在0和1之间进行Hermite插值。在本例中我们按如下方式调用：

coef = smoothStep(1.0, 0.2, intensity);

下面的片断shader实现了需要的效果：

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varying vec3 lightDir,normal;

uniform sampler2D tex,l3d;

void main()

{

vec3 ct,cf,c;

vec4 texel;

float intensity,at,af,a;

intensity = max(dot(lightDir,normalize(normal)),0.0);

cf = intensity * (gl_FrontMaterial.diffuse).rgb +

gl_FrontMaterial.ambient.rgb;

af = gl_FrontMaterial.diffuse.a;

texel = texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st);

ct = texel.rgb;

at = texel.a;

c = cf * ct;

a = af * at;

float coef = smoothstep(1.0,0.2,intensity);

c += coef * vec3(texture2D(l3d,gl_TexCoord[0].st));

gl_FragColor = vec4(c, a);

}

varying vec3 lightDir,normal; uniform sampler2D tex,l3d;void
main(){ vec3 ct,cf,c; vec4 texel; float intensity,at,af,a;
intensity = max(dot(lightDir,normalize(normal)),0.0); cf =
intensity * (gl_FrontMaterial.diffuse).rgb +
gl_FrontMaterial.ambient.rgb; af = gl_FrontMaterial.diffuse.a;
texel = texture2D(tex,gl_TexCoord[0].st); ct = texel.rgb; at =
texel.a; c = cf * ct; a = af * at; float coef =
smoothstep(1.0,0.2,intensity); c += coef *
vec3(texture2D(l3d,gl_TexCoord[0].st)); gl_FragColor = vec4(c, a);
}Shader Designer的工程下载地址：
http://www.lighthouse3d.com/wp-content/uploads/2011/03/textureGlow.zip
转自 http://blog.csdn.net/racehorse/article/details/6664717