OpenGL ES 2.0 (iOS)[06-1]：基础纹理

半纸渊

发布于 2018-08-30 14:57:57

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发布于 2018-08-30 14:57:57

文章被收录于专栏：Code_iOSCode_iOS

一、软件运行效果演示

（一）、最终效果

工程地址：Github

Texture-Base.gif

（二）、信息提取

不同的模型【2D ＆ 3D】，不同维度下，Texture 的处理区别;
单一像素信息【pixelBuffer】与复杂像素信息【图片】的显示区别;
正方图【单张或多张图片】与长方图，像素的显示控制区别;

二、纹理处理的流程【核心】

（一）、Texture 是什么？

Texture 纹理，就是一堆被精心排列过的像素；

因为 OpenGL 就是图像处理库，所以 Texture 在 OpenGL 里面有多重要，可想而知；
其中间接地鉴明了一点，图片本身可以有多大变化，OpenGL 就可以有多少种变化;

学好 Texture 非常重要

（二）、Texture

Texture 在 OpenGL 里面有很多种类，但在 ES 版本中就两种——Texture_2D + Texture_CubeMap；

Texture_2D: 就是 {x, y} 二维空间下的像素呈现，也就是说，由效果图上演示可知，很难做到使正方体的六个面出现不同的像素组合；图片处理一般都使用这个模式；[x 、y 属于 [0, 1] 这个范围]

Texture_CubeMap: 就是 { x, y, z } 三维空间下的像素呈现，也就如效果图中演示的正方体的六个面可以出现不同的像素组合；它一般是用于做环境贴图——就是制作一个环境，让 3D 模型如同置身于真实环境中【卡通环境中也行】。[x、y、z 属于 [-1, 1] 这个范围，就是与 Vertex Position 的值范围一致]

注：上面提到的所有坐标范围是指有效渲染范围，也就是说你如果提供的纹理坐标超出了这个范围也没有问题，只不过超出的部分就不渲染了；

感受一下怎么具体表达：

// VYVertex
typedef struct {
    GLfloat position[3];
    GLfloat texCoord[2];
    GLfloat normalCoord[3];
}VYVertex;

Texture_2D:

// Square
static const VYVertex tex2DSquareDatas[] = {
    {{-1.0, -1.0, 0.0}, {0.0, 0.0}},
    {{ 1.0, -1.0, 0.0}, {1.0, 0.0}},
    {{ 1.0,  1.0, 0.0}, {1.0, 1.0}},
    {{-1.0,  1.0, 0.0}, {0.0, 1.0}},
};

// Cube
static const VYVertex tex2DCubeDatas[] = {

    // Front [Front 的 z 是正的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {0.0, 0.0}}, // 0
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {1.0, 0.0}}, // 1
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {1.0, 1.0}}, // 2
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {0.0, 1.0}}, // 3
    // Back [Back 的 z 是负的]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {0.0, 0.0}}, //4[3: -Z]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {1.0, 0.0}}, //5[2: -Z]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {1.0, 1.0}}, //6[1: -Z]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {0.0, 1.0}}, //7[0: -Z]
    // Left [Left 的 x 是负的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {0.0, 0.0}}, //8[0]
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {1.0, 0.0}}, //9[3]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {1.0, 1.0}}, //10[4]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {0.0, 1.0}}, //11[7]
    // Right [Right 的 x 是正的]
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {0.0, 0.0}}, //12[1]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {1.0, 0.0}}, //13[6]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {1.0, 1.0}}, //14[5]
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {0.0, 1.0}}, //15[2]
    // Top [Top 的 y 是正的]
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {0.0, 0.0}}, //16[3]
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {1.0, 0.0}}, //17[2]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {1.0, 1.0}}, //18[5]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {0.0, 1.0}}, //19[4]
    // Bottom [Bottom 的 y 是负的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {0.0, 0.0}}, //20[0]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {1.0, 0.0}}, //21[7]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {1.0, 1.0}}, //22[6]
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {0.0, 1.0}}, //23[1]
    
};

Texture_CubeMap:

// Cube Map
static const VYVertex texCubemapCubeDatas[] = {
    
    // Front [Front 的 z 是正的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {}, {-1.0, -1.0,  1.0}}, // 0
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {}, { 1.0, -1.0,  1.0}}, // 1
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {}, { 1.0,  1.0,  1.0}}, // 2
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {}, {-1.0,  1.0,  1.0}}, // 3
    // Back [Back 的 z 是负的]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {}, {-1.0,  1.0, -1.0}}, //4[3: -Z]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {}, { 1.0,  1.0, -1.0}}, //5[2: -Z]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {}, { 1.0, -1.0, -1.0}}, //6[1: -Z]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {}, {-1.0, -1.0, -1.0}}, //7[0: -Z]
    // Left [Left 的 x 是负的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {}, {-1.0, -1.0,  1.0}}, //8[0]
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {}, {-1.0,  1.0,  1.0}}, //9[3]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {}, {-1.0,  1.0, -1.0}}, //10[4]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {}, {-1.0, -1.0, -1.0}}, //11[7]
    // Right [Right 的 x 是正的]
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {}, { 1.0, -1.0,  1.0}}, //12[1]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {}, { 1.0, -1.0, -1.0}}, //13[6]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {}, { 1.0,  1.0, -1.0}}, //14[5]
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {}, { 1.0,  1.0,  1.0}}, //15[2]
    // Top [Top 的 y 是正的]
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {}, {-1.0,  1.0,  1.0}}, //16[3]
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {}, { 1.0,  1.0,  1.0}}, //17[2]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {}, { 1.0,  1.0, -1.0}}, //18[5]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {}, {-1.0,  1.0, -1.0}}, //19[4]
    // Bottom [Bottom 的 y 是负的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {}, {-1.0, -1.0,  1.0}}, //20[0]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {}, { 1.0, -1.0,  1.0}}, //21[7]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {}, { 1.0, -1.0, -1.0}}, //22[6]
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {}, {-1.0, -1.0, -1.0}}, //23[1]
    
};

这种坐标，是刚好贴合【完全覆盖】的状态；

数据特点：一个顶点数据绑定一个纹理数据；

【有没有注意到，CubeMap 里面就是直接拷贝顶点数据到纹理坐标上，就行了。（CubeMap 中间那个空的 {} 是结构体中的 2D 纹理数据（就是空的））】

其它的数据形态【对于不是正方的图片】，【希望大一点，或小一点，即只显示某一部分】：

都是类似图中的分割一样，划分成多个小图片【小的 TexCoord】，最终的数据形态是：

static const VYVertex tex2DElongatedDDCubeDatas[] = {
    
    // Front [Front 的 z 是正的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {0.000, 0.000}}, // 0
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {0.250, 0.000}}, // 1
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {0.250, 0.500}}, // 2
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {0.000, 0.500}}, // 3
    // Back [Back 的 z 是负的]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {0.000, 0.500}}, //4[3: -Z]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {0.250, 0.500}}, //5[2: -Z]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {0.250, 1.000}}, //6[1: -Z]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {0.000, 1.000}}, //7[0: -Z]
    // Left [Left 的 x 是负的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {0.250, 0.000}}, //8[0]
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {0.500, 0.000}}, //9[3]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {0.500, 0.500}}, //10[4]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {0.250, 0.500}}, //11[7]
    // Right [Right 的 x 是正的]
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {0.250, 0.500}}, //12[1]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {0.500, 0.500}}, //13[6]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {0.500, 1.000}}, //14[5]
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {0.250, 1.000}}, //15[2]
    // Top [Top 的 y 是正的]
    {{-1.0,  1.0,  1.0}, {0.500, 0.000}}, //16[3]
    {{ 1.0,  1.0,  1.0}, {0.750, 0.000}}, //17[2]
    {{ 1.0,  1.0, -1.0}, {0.750, 0.500}}, //18[5]
    {{-1.0,  1.0, -1.0}, {0.500, 0.500}}, //19[4]
    // Bottom [Bottom 的 y 是负的]
    {{-1.0, -1.0,  1.0}, {0.750, 0.000}}, //20[0]
    {{-1.0, -1.0, -1.0}, {1.000, 0.000}}, //21[7]
    {{ 1.0, -1.0, -1.0}, {1.000, 0.500}}, //22[6]
    {{ 1.0, -1.0,  1.0}, {0.750, 0.500}}, //23[1]
    
};

也可以是没有填充完整的图片，只取其中的一部分，数据形态也是上面的：

扩展： CubeMap 用于做环境贴图，还需要 Light + Shadow 【光 + 阴影】的知识，为什么？环境，有物体 + 自然光 + 人造光 + 光与物体产生的阴影 + 光与物体作用后的颜色；【颜色和阴影是因为有光才产生的，OpenGL 本身默认有一个全局光，不然你没有写光的代码，为什么可以看到你渲染的模型体】即只有在具备了光 + 影的知识，去学习环境贴图才好理解；【贴图：HDR 图片 (效果中的那张蓝色森林就是 HDR 图，没有做 CubeMap) + CubeMap 格式】

CubeMap 图片格式，就是把下图中的 HDR 图片直接转换成，六个黄色框框的图像，框框之间的边缘是连接的哦：

连接

MipMapping: 根据不同的情形加载不同大小的图片进行渲染；【不同情形，指不同远近，不同光影环境下对图片“看清”“看不清”的程度，OpenGL 自动选择合适的图片大小】【不同大小的图片，程序员要事先加载一张图片的不同大小 ( 2^n , 2^m ) 的像素数据（0 ~ n level），又因为 ES 是基于移动端的，所以内存容易告急，即能不用则不用】

Fliter + 特效 : 我们天天看到的最多的东西，就是给图片像素加入各种“想法”变成你想要的效果【加雾、马赛克、调色、镜像、模糊、素描、液化、叠加、艺术化 ......】，它的核心知识在 Fragment Shader【重点】 + OpenGL ES 提供的基础混合模式【滤波 + Blend】，放在下一篇文章专门讲；

粒子系统：Texture + Point Sprites，制作雨水、下雪、飞舞的花瓣...... 只要渲染效果要求有多个相似点在那动来动去的，都可以用它们来实现；【数学中的分形理论好像也可以用上】【粒子，会用专门的一篇文章讲】

所有的 “花样” 特效，不管被称之为什么，都与数学知识【算法】和颜色构成知识【光构成、色彩构成】密不可分；
所以我就要怕了吗？错，你应该兴奋；因为~~ **反正我也没有什么可以失去的了，上来不就是干了吗？ ** ^ _ ^ + ~_~ + $-$。

（三）、引入了 Texture 的 Shader 文件

Texture_2D:

2D Vertex：

#version 100

uniform mat4 u_modelViewMat4;
uniform mat4 u_projectionMat4;

attribute vec4 a_position;
attribute vec2 a_texCoord;

varying highp vec2 v_texCoord;

void main(void) {
    gl_Position = u_projectionMat4 * u_modelViewMat4 * a_position;
    v_texCoord  = a_texCoord;
}

纹理输入输出：

...
attribute vec2 a_texCoord;
varying highp vec2 v_texCoord;

void main(void) {
    ...
    v_texCoord  = a_texCoord;
}

输入： vec2 a_texCoord，上面提到过它是 {x, y} 的坐标，所以使用的也是 vec2 ；

输出：同样是 vec2 ，但是一定要记住加 highp 精度限定符，不然编译会报错哦；

不知道，你是否还记得渲染管线中的 Texture Memory ，看下图：

渲染管线

红色框框住的虚线，就是指代 Vertex Shader 中的纹理坐标信息；

直接给的，为什么是虚线？

看清楚 Shader 代码，这里是直接就赋值【输入 = 输出，经过其它变换也行】了，也就是 Vertex Shader 内部不需要使用到它，它只是为了传到 Fragment 里面使用的【varying 的作用】，所以就使用虚线来表示；

2D Fragment：

#version 100

uniform sampler2D us2d_texture;

varying highp vec2 v_texCoord;

void main(void) {
//    gl_FragColor = vec4(1, 1, 0.5, 1);
    gl_FragColor = texture2D(us2d_texture, v_texCoord);
}

上面的渲染管线图中，黄色框框住的实线，就是指代 Fragment Shader 中的像素数据【sampler2D】来源；

这里是核心，输入输出：

uniform sampler2D us2d_texture;
...

void main(void) {
    gl_FragColor = texture2D(us2d_texture, ...);
}

输入： sampler2D 就是一堆静态数据的意思，像素信息就是一堆固定【不管是写死，还是程序自动生成，都一样】的颜色信息，所以要使用这种常量块的类型限定符；

输出：这里要使用 texture2D 内置函数来处理像素信息生成 vec4 的颜色信息，原型 vec4 texture2D(sampler2D s, vec2 texCoord);

所以剩下的问题就是如何得到 sampler2D 数据，并如何将像素数据写入到 Shader 中

Texture_CubeMap:

#version 100

uniform mat4 u_modelViewMat4;
uniform mat4 u_projectionMat4;

attribute vec4 a_position;
attribute vec3 a_normalCoord;
varying highp vec3 v_normalCoord;

void main(void) {
    gl_Position = u_projectionMat4 * u_modelViewMat4 * a_position;
    v_normalCoord  = a_normalCoord;
}

#version 100

uniform samplerCube us2d_texture;
varying highp vec3 v_normalCoord;

void main(void) {
    gl_FragColor = textureCube(us2d_texture, v_normalCoord);
}

CubeMap 与 2D 的 Fragment 区别并不大，原理一样的；

CubeMap Vertex ，只要把 vec2 --> vec3 即可；

CubeMap Fragment , 只要把 sampler2D --> samplerCube , texture2D 函数改成 textureCube 即可；

（四）、Texture 正确的 “书写” 顺序

前提，假设基本的渲染管线已经配置完成了，这里只重点讲纹理相关的；

1、绑定 Texture Coord 纹理坐标：

GLuint texCoordAttributeComCount = 2;
    
glEnableVertexAttribArray(texCoordAttributeIndex);
if ( texture2D ) {
    glVertexAttribPointer(texCoordAttributeIndex,
                          texCoordAttributeComCount,
                          GL_FLOAT, GL_FALSE,
                          sizeof(VYVertex),
                          (const GLvoid *) offsetof(VYVertex, texCoord));
 } else {
    texCoordAttributeComCount = 3;
    glVertexAttribPointer(texCoordAttributeIndex,
                          texCoordAttributeComCount,
                          GL_FLOAT, GL_FALSE,
                          sizeof(VYVertex),
                          (const GLvoid *) offsetof(VYVertex, normalCoord));
 }

【如果看不懂，请回去看看第一篇文章，里面有详细讲】

2、请求 Texture 内存：

    GLuint texture = 0;
    glGenTextures(1, &texture);
    
    GLenum texMode = texture2D ? GL_TEXTURE_2D : GL_TEXTURE_CUBE_MAP;
    glBindTexture(texMode, texture);

glGenTextures(GLsizei n, GLuint* textures); 和 glGenBuffers 等的使用是一样的；它的意思就是，向 GPU 请求一块 Texture 内存；

glBindTexture (GLenum target, GLuint texture); 和其它的 glBind... 方法一样；它的意思是，告诉 GPU 请求一块 target 【只有 2D 和 CubeMap 两种】类型的内存，只有当这个方法完成请求后，这块 Texture 内存才会生成【如果当前内存标识符指向的内存已经存在，则不会再创建，只会指向此处】；

3、加载像素数据：

    glUseProgram(programObject);
    
    [self setTextureWithProgram:programObject 
                        texture:texture
                        texMode:texMode];

（1）一定要在 glUseProgram 函数后进行这个步骤，为什么？

因为 Fragment 使用的是 uniform samplerXXX 的数据，uniform 常量数据要在 glUseProgram 后再加载才有效，而且它的内存标识符【内存】要在 link Program 之后 OpenGL 才会分配；

（2）进入 setTextureWithProgram: texture: texMode:方法

先准备像素数据【pixelsDatas 或 ImageDatas】：这里的是，Pixels 的数据，就是写死的数据

// 2 * 2 For Texture_2D
static const GLfloat tex2DPixelDatas[3*4] = {
    1.000, 1.000, 0.108,//[UIColor colorWithRed:1.000 green:1.000 blue:0.108 alpha:1.000]
    0.458, 1.000, 0.404,//[UIColor colorWithRed:0.458 green:1.000 blue:0.404 alpha:1.000]
    0.458, 1.000, 0.770,//[UIColor colorWithRed:0.458 green:1.000 blue:0.770 alpha:1.000]
    0.729, 0.350, 0.770,//[UIColor colorWithRed:0.729 green:0.350 blue:0.770 alpha:1.000]
};

// (2 * 2 * 6) For Texture_CubeMap
static const GLfloat texCubemapPixelDatas[6][3*4] = {
    1.000, 1.000, 0.108,//[UIColor colorWithRed:1.000 green:1.000 blue:0.108 alpha:1.000]
    0.458, 1.000, 0.404,//[UIColor colorWithRed:0.458 green:1.000 blue:0.404 alpha:1.000]
    0.458, 1.000, 0.770,//[UIColor colorWithRed:0.458 green:1.000 blue:0.770 alpha:1.000]
    0.729, 0.350, 0.770,//[UIColor colorWithRed:0.729 green:0.350 blue:0.770 alpha:1.000]
    
    0.145, 0.319, 0.308,//[UIColor colorWithRed:0.145 green:0.319 blue:0.308 alpha:1.000]
    0.732, 0.319, 0.308,//[UIColor colorWithRed:0.732 green:0.319 blue:0.308 alpha:1.000]
    0.732, 0.727, 0.308,//[UIColor colorWithRed:0.732 green:0.727 blue:0.308 alpha:1.000]
    0.732, 0.727, 0.889,//[UIColor colorWithRed:0.732 green:0.727 blue:0.889 alpha:1.000]
    
    0.633, 0.820, 0.058,//[UIColor colorWithRed:0.633 green:0.820 blue:0.058 alpha:1.000]
    0.936, 0.820, 0.994,//[UIColor colorWithRed:0.936 green:0.820 blue:0.994 alpha:1.000]
    0.017, 0.029, 0.994,//[UIColor colorWithRed:0.017 green:0.029 blue:0.994 alpha:1.000]
    0.000, 0.000, 0.000,//[UIColor colorWithWhite:0.000 alpha:1.000]
    
    0.593, 0.854, 0.000,//[UIColor colorWithRed:0.593 green:0.854 blue:0.000 alpha:1.000]
    0.593, 0.337, 0.000,//[UIColor colorWithRed:0.593 green:0.337 blue:0.000 alpha:1.000]
    1.000, 0.407, 0.709,//[UIColor colorWithRed:1.000 green:0.407 blue:0.709 alpha:1.000]
    0.337, 0.407, 0.709,//[UIColor colorWithRed:0.337 green:0.407 blue:0.709 alpha:1.000]
    
    0.337, 0.738, 0.709,//[UIColor colorWithRed:0.337 green:0.738 blue:0.709 alpha:1.000]
    0.337, 0.994, 0.709,//[UIColor colorWithRed:0.337 green:0.994 blue:0.709 alpha:1.000]
    0.186, 0.105, 0.290,//[UIColor colorWithRed:0.186 green:0.105 blue:0.290 alpha:1.000]
    0.633, 0.872, 0.500,//[UIColor colorWithRed:0.633 green:0.872 blue:0.500 alpha:1.000]
    
    0.290, 0.924, 0.680,//[UIColor colorWithRed:0.290 green:0.924 blue:0.680 alpha:1.000]
    0.290, 0.924, 0.174,//[UIColor colorWithRed:0.290 green:0.924 blue:0.174 alpha:1.000]
    0.982, 0.163, 0.174,//[UIColor colorWithRed:0.982 green:0.163 blue:0.174 alpha:1.000]
    0.628, 0.970, 0.878,//[UIColor colorWithRed:0.628 green:0.970 blue:0.878 alpha:1.000]
};

因为 Texture_2D 状态下，只有 {x, y} 平面的数据需要填充，所以这里就只有一个面的颜色数据；

而在 Texture_CubeMap 状态下，是 { x, y, z } 三维坐标，即六个面需要填充，所以就是6 * 1（1 = 2 * 2） = 6个面的颜色数据；

注：图片类型的数据要自己写转换方法，生成像素数据；当然也可以使用 GLKit 提供的 TextureLoder 类来加载图片像素数据；

（3）【核心】glTexImage2D得到纹理像素的方法，就是加载纹理像素到 GPU 的方法：

glTexImage2D
void glTexImage2D (GLenum target, GLint level, GLint internalformat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLenum format, GLenum type, const GLvoid* pixels)
target 指如果是 2D ，就是 GL_Texture_2D，如果是 CubeMap 就是 GL_TEXTURE_CUBE_MAP_XXX [+-x, +-y, +-z, 六个面]
level 指 mipmapping level 没有做 mipmapping 则为 0 ；如果做了，则为 0 ~ levelMax [这个 max 是由你自己图片数据决定的]
internalformat 指像素数据的格式是什么 GL_RGB 等等
width 指一块像素的宽 [2D 下只有一块，cubemap 会有多块（六个面）]
height 指一块像素的高
border 指 ES 下是 GL_FALSE
format 指与 internalformat 格式一致
type 指像素数据存储的类型，如：GL_FLOAT, GL_UNSIGNED_BYTE
pixels 指一块像素的内存首地址

a. 像素模式下的使用：

if (texMode == GL_TEXTURE_2D) {
    glTexImage2D(texMode, 0, GL_RGB, 2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT, tex2DPixelDatas);
} else {
    
//                glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X, 0, GL_RGB, 2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT,  texCubemapPixelDatas[0]);
//                glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_X, 0, GL_RGB, 2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT,  texCubemapPixelDatas[1]);
//                glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Y, 0, GL_RGB, 2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT,  texCubemapPixelDatas[2]);
//                glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Y, 0, GL_RGB, 2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT,  texCubemapPixelDatas[3]);
//                glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Z, 0, GL_RGB, 2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT,  texCubemapPixelDatas[4]);
//                glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Z, 0, GL_RGB, 2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT,  texCubemapPixelDatas[5]);

    GLenum target = GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X;
    for (NSUInteger i = 0; i < 6; i++) {
        glTexImage2D(target, 0, GL_RGB,
                     2, 2, GL_FALSE, GL_RGB, GL_FLOAT,  texCubemapPixelDatas[i]);
        target++;
    }
    
}

上面在 GL_TEXTURE_2D 状态下的加载，只要理解了glTexImage2D函数参数的意思，也就会使用且明白了，这里就不再赘述了；

特别要注意的是在 GL_Texture_Cube_Map 状态下的使用，一定要六个面都进行像素数据加载；

#define GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X                   0x8515
#define GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_X                   0x8516
#define GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Y                   0x8517
#define GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Y                   0x8518
#define GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Z                   0x8519
#define GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Z                   0x851A

看看GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X它们的定义，因为定义是连续的，所以我们才可以用 for 循环来 “偷懒”；

b. 图片像素模式下的使用：

if (texMode == GL_TEXTURE_2D) {
    
    UIImage *img = // img;
    
    [self.loadTexture textureDataWithResizedCGImageBytes:img.CGImage completion:^(NSData *imageData, size_t newWidth, size_t newHeight) {
        glTexImage2D(texMode, 0, GL_RGBA,
                     (GLsizei)newWidth, (GLsizei)newHeight,
                     GL_FALSE, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE,
                     imageData.bytes);
    }];
    
} else {
    
    NSArray<UIImage *> *imgs = // imgs;
    
    GLenum target = GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X;
    [self.loadTexture textureDatasWithResizedUIImages:imgs completion:^(NSArray<NSData *> *imageDatas, size_t newWidth, size_t newHeight) {
        [imageDatas enumerateObjectsUsingBlock:^(NSData * _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
            glTexImage2D((GLenum)(target + idx), 0, GL_RGBA,
                         (GLsizei)newWidth, (GLsizei)newHeight,
                         GL_FALSE, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE,
                         obj.bytes);
        }];
    }];
    
}

这里的核心就是，self.loadTexture 的图片加载方法，这是自己写的加载方法，使用的技术是 Quartz Core ；具体的在下一节【三、知识扩充：图片加载】会讲到；

两者的使用并不会有什么区别，这只是两种像素数据提供的方式不同罢了

（4）指定滤波设置【下一篇会重点讲】 + 像素绑定 + 激活纹理

glTexParameteri(texMode, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(texMode, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
    
GLuint textureSourceLoc = glGetUniformLocation(programObject, "us2d_texture");
glUniform1i(textureSourceLoc, 0);
    
glEnable(texMode);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(texMode, texObj);

a. 设置滤波模式，函数就是glTexparameteri方法原型：glTexParameteri (GLenum target, GLenum pname, GLint param);

ES 2 有四个这种滤波函数，下图的参数已经说得很明白了，我就不一一解释了：

MIN / MAG ？:

magnification【MAG】：放大的意思，指显示在屏幕上的一个像素是纹理像素放大后的结果；

【只有 x、y 方向都进行放大，才需要这个参数，也就是说它是可选的】

minification【MIN】: 缩小的意思，指显示在屏幕上的一个像素是一个纹理像素集缩小后的结果；

【一定要做的设置，如上述代码中的glTexParameteri(xxx, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, xxx);】

【MipMapping 发挥作用的地方就是在缩小的时候，OpenGL 会自动选择合适大小的像素数据】

如果纹理像素在 x、y 方向上是做同一个动作【拉伸或压缩】，则需要放大或缩小像素；如果纹理像素在 x、y 方向上是做不同的动作，则需要放大或者缩小，不确定【由 OpenGL 自己选择】；

WRAP_S / WRAP_T ？ : 就是 x 或 y 方向填充覆盖的意思；

LINEAR / NEAREST ？ :

前者是指启用线性滤波【就是平滑过渡】，后者是禁用线性滤波；

平滑过滤使用的技术——信号采样，先看看一维的信号采样：

意思就是，采样提供的纹理像素，在放大、缩小的时候，使相邻的像素进行“一定程度的融合”产生新的像素信息，使最终显示在屏幕在的图片更加平滑；上图【猴子】中的效果就是利用这项技术来的，对于二维、三维，就相应地做多次采样【二维，两次；三维，三次......】；

b. 像素绑定【就是告诉 GPU Shader 的像素数据在那】+ 激活纹理

GLuint textureSourceLoc = glGetUniformLocation(programObject, 
                                               "us2d_texture");
glUniform1i(textureSourceLoc, 0);

glEnable(texMode);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);

glBindTexture(texMode, texObj);

glUniform1i类函数，可以理解成绑定一块内存【像素块内存】，也可以理解成绑定一个内存空间【一般常量】；

函数原型：void glUniform1i(GLint location, GLint x)

glEnable函数，就是打开一些什么东西，这里是打开 GL_TEXTURE_XXX ，不写也行，这里和其它地方的默认一样， 0 这个位置的纹理就是打开的；【为了良好习惯，还是写吧】

glActiveTexture函数，名字已经告诉是激活纹理的意思，不用多说了；

重点：glUniform1i 的第二个参数是和 glActiveTexture 的第二个参数是对应的，前者使用的是 0，那么后者就是对应 GL_TEXTURE0 【0~31，共32个】，依此类推

为什么还要做glBindTexture(texMode, texObj);重新绑定像素内存，其实就是防止中途有什么地方把它给改了【如，bind 了其它的纹理】，所以是为了保险起见，就最好写上；但是因为这里很明显地，只有 layoutSubviews 函数【此渲染代码都是写在这个函数内运行的】会绑定它，而且都是同一个的，所以也可以不写；

三、知识扩充：图片加载

使用 Quartz Core 技术 加载图片数据，Bitmap Context :

本来它不属于 OpenGL 的内容，但是它本身也是图像处理的技术，包括 Core Image、 Accelerate等图像处理的框架，如果可以，请尽量去了解或去掌握或去熟练。

核心代码：

#define kBitsPerComponent   8

#define kBytesPerPixels     4
#define kBytesPerRow(width)         ((width) * kBytesPerPixels)

- (NSData *)textureDataWithResizedCGImageBytes:(CGImageRef)cgImage
                                      widthPtr:(size_t *)widthPtr
                                     heightPtr:(size_t *)heightPtr {
    
    if (cgImage == nil) {
        NSLog(@"Error: CGImage 不能是 nil ! ");
        return [NSData data];
    }
    
    if (widthPtr == NULL || heightPtr == NULL) {
        NSLog(@"Error: 宽度或高度不能为空。");
        return [NSData data];
    }
    
    size_t originalWidth  = CGImageGetWidth(cgImage);
    size_t originalHeight = CGImageGetHeight(cgImage);
    
    // Calculate the width and height of the new texture buffer
    // The new texture buffer will have power of 2 dimensions.
    size_t width  = [self aspectSizeWithDataDimension:originalWidth];
    size_t height = [self aspectSizeWithDataDimension:originalHeight];
    
    // Allocate sufficient storage for RGBA pixel color data with
    // the power of 2 sizes specified
    NSMutableData *imageData =
    [NSMutableData dataWithLength:height * width * kBytesPerPixels]; // 4 bytes per RGBA pixel
    
    // Create a Core Graphics context that draws into the
    // allocated bytes
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    CGContextRef cgContext = CGBitmapContextCreate([imageData mutableBytes],
                                                   width, height,
                                                   kBitsPerComponent,
                                                   kBytesPerRow(width),
                                                   colorSpace,
                                                   kCGImageAlphaPremultipliedLast); // RGBA
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    // Flip the Core Graphics Y-axis for future drawing
    CGContextTranslateCTM (cgContext, 0, height);
    CGContextScaleCTM (cgContext, 1.0, -1.0);
    // Draw the loaded image into the Core Graphics context
    // resizing as necessary
    CGContextDrawImage(cgContext, CGRectMake(0, 0, width, height), cgImage);
    CGContextRelease(cgContext);
    
    *widthPtr  = width;
    *heightPtr = height;
    
    return imageData;
}

主流程：

1、规格化图片尺寸，让其符合（2^n, 2^m）[n，m 均为自然数 ] 为什么？

（1）因为 CGBitmapContextCreate支持的是 size_t ((long) unsigned int) 的【来个 0.25 个像素也是醉了】；

（2）而且 OpenGL ES 支持的最大像素尺寸也是有限制的，当前环境支持的最大值是（4096， 4096），这个值由以下两个 xx_MAX_xx 得到【就在 aspectSizeWithDataDimension: 方法内】：

    GLint _2dTextureSize;
    glGetIntegerv(GL_MAX_TEXTURE_SIZE, &_2dTextureSize);
    
    GLint cubeMapTextureSize;
    glGetIntegerv(GL_MAX_CUBE_MAP_TEXTURE_SIZE, &cubeMapTextureSize);

glGetIntegerv函数是可以获取当前环境下所有的默认常量的方法；

2、确定图片像素最终输出的颜色空间

CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();，这个最容易出错，它的颜色格式要和你使用glTexImage2D函数指名的颜色格式要一致，不然不可能显示正常【如，你这里定义成 CYMK, 指名了 GL_RGB 那么肯定不对的】

3、确定最终像素的位深与位数

这里是明确用多少位来表示一个像素位【如：R 用 8 位表示】，一个像素由多少个成员组成【如：RGBA 就是 4 个】

4、创建上下文环境

Bitmap 图就是像素图，包含所有的像素信息，没有什么 jpg / png 容器什么的； CGBitmapContextCreate函数的各个参数都很明显了，所以就不废话了；

5、变换像素的坐标空间

为什么？ Texture 纹理坐标空间的坐标原点在，左下角，而苹果设备显示的图形的坐标系的坐标原点在左上角，刚好是反的；

6、绘制生成最终的像素数据

谢谢看完，如果有描述不清或讲述错误的地方，请评论指出！！！

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原始发表：2017.05.06 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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