opengl纹理映射(上)
第三章光照模型纹理映射

第三章光照模型及纹理映射基本光照模型1.在现实生活中,当光照在非透明物体上时,部分光线被物体吸收,剩余的部分光线被反射。
人眼依靠这种反射光来感知物体的形状、颜色和其他细节。
从光源投向物体的光称为入射光,从物体表面反射回的光称为反射光。
1.1光照模型概述当光照射到物体表面上时,将出现3种情况:●光从物体表面反射,形成反射光●光穿透物体,形成透射光●光被物体吸收,转化成为物体的内能在上述三种情形的光线中,通常只有前2种情形的光线会对人眼产生视觉效果,使人察觉到物体的色彩变化。
OpenGL用一种近似的光照模型模拟现实世界的光照效果。
在该模型中,仅当物体表面吸收和反射光线时,光源才会起做作用。
每一个物体表面都假定是由某种特性的材料构成的。
一种材料可能发出自己的光线,也可能在各个方向上发散一些射入的光线,还有可能像镜子一样在某个方向强烈地反射入射光。
1.2光照分量在OpenGL的简化光照模型中,将光照分为4个独立的组成部分:辐射光、环境光、漫反射光和镜面反射光。
1)辐射光辐射光是直接从物体或光源发出的,不受任何其他光源的影响。
2)环境光环境光是这样一种光线,它被环境多次反射,以致于连初始方向也难以确定。
这种光线看起来就像来自于所有的方向,当它照在一个物体表面时,它在所有的方向上等量地反射。
3)漫反射光在被照射物体表面的反射光中,那些均匀地向各个方向反射出去的光,称为漫反射光,如黑板反射就属于漫反射光4)镜面反射光镜面反射光是指超一定方向的反射光,如点光源照射光滑金属球表面时,会在球表面形成一个特别亮的区域,呈现所谓的高亮(Highlight>,这就是光源在该物体表面形成的镜面反射光(SpecularLight>。
点光源照射表面光滑的物体时,高亮区域小而亮;而点光源照射表面粗糙的物体时,高亮区域大而不亮。
1.3创建光源光源有许多特性,如颜色、位置、方向等。
不同特性的光源,作用在物体上的效果是不一样的。
opengl光栅化原理

opengl光栅化原理OpenGL,这个被广泛使用的图形编程接口,以其强大的功能和灵活的编程方式,在计算机图形领域占据了重要的地位。
而在OpenGL 中,光栅化(Rasterization)是一个关键步骤,它把几何形状转换成像素网格。
这篇文章将带您深入了解OpenGL中的光栅化原理。
一、引言想象一下,你正在一个巨大的画布前,手中握着一把画笔,你的任务是将那些复杂的几何形状转换成实际的像素。
这就是光栅化的过程,也是OpenGL中的核心步骤。
理解这个过程,对于我们更好地使用OpenGL,尤其是进行高效的渲染,是非常重要的。
二、基本原理1.坐标变换:首先,我们需要将几何形状的顶点从世界坐标系转换到屏幕坐标系。
这个过程通常涉及到矩阵变换,包括平移、旋转和缩放等。
2.边缘检测:在转换后的顶点上,我们需要找到相邻的像素,以确定哪些部分的形状应该被绘制出来。
这通常通过使用扫描线(scanline)方法来实现。
3.细化:通过将线段分割成更小的线段,我们可以减少绘制的复杂性。
这种方法通常涉及到使用一些算法,如Z-Buffering或扫描线算法。
4.像素填充:最后,我们将每个边缘的像素部分填充为颜色。
这通常涉及到采样颜色纹理或者使用一些插值方法来生成颜色。
三、更深入的理解1.光栅化效率和精度:在光栅化过程中,我们需要平衡效率和精度。
为了提高效率,我们可以使用一些简化的算法,如简单的扫描线算法或简单的Z-Buffering。
但是,这些算法可能会牺牲精度。
相反,更复杂的算法如PhongAntialiasing或Mipmapping可以提供更好的视觉效果,但可能会降低性能。
2.纹理映射:纹理映射是OpenGL中的一项重要功能,它允许我们在渲染时使用图像数据来替代像素的颜色。
在光栅化过程中,我们需要将纹理坐标应用到几何形状上,然后将纹理采样到对应的像素上。
这个过程涉及到很多计算和存储开销,因此我们需要使用合适的纹理过滤技术来减少这些开销。
基于OpenGL的纹理映射技术绘制地质栅状图剖面

面上的钻孔联系起来, 在空问上整体地反映钻孔分布区域内油 气藏的分布状况。 在进行地层对比和综合解释方面有其独特的 作用。而在绘制地质栅状图剖面时, 要求利用岩性图例自动填 充剖面区域。 本文介绍利用 O eG 的纹理映射技术实现岩性 pn L
v i g e P rme r} ] L n r tre.L n m p a . od l x a T a t { [ ( e un agt e u nme e Iv G f G
维普资讯
・ 7・ l
Co ue r . 0 6 mp trE a No 4 2 0
基于0 eG 的纹理映射技术绘制地质栅状图剖面 pn L
汪生珠 ,杨麦 顺 ’ 庆兵 ,何
( 西安 交通大学电子与信息工程学院,陕西 西安 704 ; 1 . 109 2 中国石油长庆油田分公 司勘探开发研 究院1 .
同样基于 O eG pn L能够 开发 出效果很好的三维地质栅状图。 地
v i g e la e DGLn m,re.L tl e.L t o l x g 2 ( e u t gt i v 1 i d T m a G n e G n
c mp n nsGL ie wdhgs e eg t itb  ̄e. o o e t, sz i it,li ih ih, n o r z GL
一
台的开放式图形编程接 口{ 3 1 。
纹理坐标可以超出(,) , O1 范围 并且在纹理 映射 过程 中可 以 从程序开发人员的角度来看, pn L是一组绘图命令的 重复映射或缩限映射。 O eG 在重复映射的情况下, 纹理可以在 st , 方 A I 合。利用这些 A I 够方便地 描述二 维和三维 几何形 向上重复。 P集 P能
opengl面试题

opengl面试题OpenGL(Open Graphics Library)是一种跨平台的图形程序接口,被广泛应用于计算机图形学、游戏开发和虚拟现实等领域。
在面试中,对于应聘者来说,熟悉和掌握OpenGL相关知识是非常重要的。
本文将针对OpenGL面试题,从基础知识到高级概念进行详细讲解。
一、OpenGL基础知识1. 什么是OpenGL?OpenGL是一种开放的、跨平台的图形程序接口,由一系列函数库组成,用于渲染2D和3D图形。
它提供了丰富的绘图函数和状态管理函数,可以用于创建和操控渲染管线,实现图形的绘制、变换、光照等操作。
2. OpenGL的版本有哪些?它们之间有何区别?OpenGL的版本包括OpenGL 1.0、OpenGL 2.0、OpenGL 3.0、OpenGL 4.0等。
每个版本都有自己特定的功能和特性,新版本通常会引入更强大的功能和更高效的实现方式。
主要的区别在于对硬件和图形特性的支持程度上有所不同。
3. 什么是渲染管线?渲染管线是OpenGL中的一个重要概念,它描述了图形的处理过程。
渲染管线包括几个阶段,如顶点处理、光栅化、片段处理等。
每个阶段都有特定的功能和输入输出。
熟悉渲染管线的工作原理是理解OpenGL的关键。
4. 什么是顶点缓冲对象(VBO)?顶点缓冲对象是OpenGL中用于存储顶点数据的缓冲区。
通过创建和绑定VBO,可以将顶点数据传输到显存中,从而提高渲染效率。
VBO可以存储顶点的位置、颜色、纹理坐标等信息。
二、OpenGL高级概念1. 什么是着色器(Shader)?着色器是OpenGL中用于控制图形渲染过程的程序。
着色器分为顶点着色器(Vertex Shader)和片段着色器(Fragment Shader)。
顶点着色器用于处理顶点相关计算,如位置变换、法线变换等;片段着色器用于处理每个像素的光照、纹理采样等操作。
2. 什么是纹理(Texture)?纹理是二维图像的映射,可以应用到模型的表面上。
纹理映射技术

2. 如何映射
• 利用纹理坐标来定义从图片到几何的映射:
– 要将该纹理映射到一个三角形上, 需设置三角形的 三个顶点在图像空间上的纹理坐标[tx ty], 再对应计 算每个几何像素在纹理图像上的对应RGB颜色;
– 一般一个四边形的纹理坐标: (0,0)(0,1)(1,0)(1,1)
– 3D Game Studio.
3. 纹理插值
• 我们只指定了三角形顶点处的纹理坐标,中间每个象素 的纹理坐标(ti, tj)可用线性插值;
• 一般双线性插值;
• 从而三角形上每个象素点都可对应地到纹理图片上去 取颜色.
思考?
• 图像与几何体的尺寸不一致怎么办?
• 几何对应的纹理空间超出[0,1)纹理空间怎么办? • 几何物体本身有颜色怎么办?
(1,1)
t1
v1
y
t2 t0
(0,0)
x
Texture Space
v0
v2
Triangle (in any space)
纹理空间与模型空间的对应
基本实现步骤:
• Three steps
-Specify texture
• Read or generate image • Assign to texture • Enable texturing
Texture Space
(1,1) (0,0)
Mirroring
常用对应函数
• wrap or tile: 纹理图像在表面重复。例子:地上的大理石 贴图
• mirror: 纹理图像在表面重复, 但每隔一幅进行翻转 (flipped)。这样在纹理的边界处,纹理可以保持连续。
• clamp : 把[0,1)范围之外的进行截断。截断到[0,1)内的半 个纹素。
02-配合视频讲解纹理的基本概念和纹理映射的基本方法。

让人头疼的纹理(上):颜色纹理华中科技大学软件学院万琳提纲1纹理的概念2纹理的定义和映射3基于OpenGL的颜色纹理1纹理的概念用简单光照明模型生成真实感图象,由于表面过于光滑单调,反而显得不真实。
现实物体表面有各种表面细节,这些细节就叫纹理。
1纹理的概念用简单光照明模型生成真实感图象,由于表面过于光滑单调,反而显得不真实。
现实物体表面有各种表面细节,这些细节就叫纹理。
1纹理的概念用简单光照明模型生成真实感图象,由于表面过于光滑单调,反而显得不真实。
现实物体表面有各种表面细节,这些细节就叫纹理。
1纹理的概念纹理实例:纹理的概念1纹理:体现物体表面的细节纹理类型:◆颜色纹理物体表面(平面或者曲面)花纹、图案◆几何纹理基于物体表面的微观几何形状二维纹理几何纹理2纹理的定义和映射◆生成纹理的一般方法,是预先定义纹理模式,然后建立物体表面的点与纹理模式的点之间的对应。
◆当物体表面的可见点确定之后,以纹理模式的对应点参与光照模型进行计算,就可把纹理模式附到物体表面上。
这种方法称为纹理映射(Texture Mapping)。
像素区物体表面纹理模式2纹理的定义和映射纹理模式定义:•图象纹理:将二维纹理图案映射到三维物体表面,绘制物体表面上一点时,采用相应的纹理图案中相应点的颜色值。
•函数纹理:用数学函数定义简单的二维纹理图案,如方格地毯。
或用数学函数定义随机高度场,生成表面粗糙纹理即几何纹理。
函数纹理定义的方格地毯图像纹理2纹理的定义和映射纹理映射:•建立纹理与三维物体之间的对应关系•扰动法向量图像纹理映射到我们课程原创的动画人物帽子上纹理的定义和映射2◆纹理模式定义方法:纹理空间纹理定义在纹理空间上的函数,纹理空间通常是一个单位正方形区域0≤u ≤ 1,0≤ v ≤1之上。
纹理映射中最常见的纹理•一个二维纹理的函数表示•纹理图象V(0,1)(0,0)(1,0) U⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎩⎨⎧⨯+⨯⨯+⨯=evenv u odd v u v u g 881880),(纹理的定义和映射2◆纹理映射方法:建立物体空间表面和纹理空间之间的对应关系根据物体空间的表面坐标(x,y,z)计算其纹理空间坐标(u,v)值:对物体表面坐标(x,y,z)用u 、v 进行参数化(第一步),然后反求出参数u 、v 用物体表面坐标(x,y,z)的表达(第二步);根据纹理空间定义的纹理(u,v)得到该处的纹理值,并用此值取代光照明模型中的相应项,实现纹理映射(第三步)。
基于OpenGL的纹理映射的实现与应用

在 最简单情 况下 , 纹理 是单个 图像 ; 在通常情 况下 , 纹理 是二维 的,即纹 理数据是 一个矩 形数组 . O eGL 在 pn
中定义二维纹理使用的函数是gTxm g2 0其函数原型可参考相关书籍, leI aeD , 在我们的应用实例( 柳编工艺品的三 维真实感模拟 I) 也可以采用别的方法实现纹理的定义. 2 中,
模 拟 中的应 用.
关键 词 :O eGL p n ;纹 理 映射 ;柳 编 工 艺品 :真 实 感 图形
中图分类号 : P 0 . T 31 6
文献标识码 :A
1 引言
在利用计算机对现实物体进行真实感绘制 时, ¨ 如果加入了光照, 物体将会具有立体感, 如果又给出了物
体表面的材质 、 颜色等, 物体将会变得丰富多彩并且还会具有一定的质感, 从而使绘制出的图形具有了一定的真 实感. 但在有些情况下, 仅仅使用材质属性等是不能获得更为真实的图形的, 这时就需要使用纹理映射技术来 绘制物体表面的每一个三维细节.
23 纹理的 映射方式 _
在一般情况下, 纹 图像是直接作为颜色画到多边形上的. 实际上, pn L 还可以用纹理 中的值来 在O eG 中, 调整多边形甚至曲面原本的颜色, 或者用纹理图像中的颜色与多边形甚至曲面原本的颜色进行融合, 这就是纹 理 的映射方 式 . O eGL 在 pn @控 制纹理 映射方 式 的函数是 g eE v (共有 三种模式 :()L M OD U LATE, 纹 l x n ) T , 1G 理图像 以透明方式贴在物体表面上 ; 2G L N , () L B E D 使用一个R B 常量来融合物体原色和纹理图像的颜色; G A () L D C ,即贴纸 纹理 映射方式 . 3G E AL
C语言实现OpenGL渲染

C语言实现OpenGL渲染OpenGL是一种强大的图形渲染API(应用程序接口),它可用于创建高性能的2D和3D图形应用程序。
在本文中,我们将探讨如何使用C语言实现OpenGL渲染。
1. 初始化OpenGL环境在开始之前,我们需要初始化OpenGL环境。
这可以通过以下步骤完成:1.1. 创建窗口使用C语言中的窗口创建库(如GLUT或GLFW)创建一个可见的窗口。
这个窗口将充当我们OpenGL渲染的目标。
1.2. 设置视口使用glViewport函数将窗口的尺寸设置为需要进行渲染的大小。
视口定义了OpenGL将渲染的区域。
1.3. 创建正交投影或透视投影矩阵使用glOrtho或gluPerspective函数创建透视或正交投影矩阵。
投影矩阵将定义OpenGL渲染的视图。
2. 渲染基本图形一旦我们初始化了OpenGL环境,我们可以开始渲染基本图形。
以下是一些常见的基本图形渲染函数:2.1. 绘制点使用glBegin和glEnd函数,以及glVertex函数,可以绘制一个或多个点。
2.2. 绘制线段使用glBegin和glEnd函数,以及glVertex函数,可以绘制一条或多条线段。
2.3. 绘制三角形使用glBegin和glEnd函数,以及glVertex函数,可以绘制一个或多个三角形。
2.4. 绘制多边形使用glBegin和glEnd函数,以及glVertex函数,可以绘制一个或多个多边形。
3. 设置光照效果为了给渲染的图形添加逼真感,可以设置光照效果。
以下是一些常见的光照函数:3.1. 设置光源使用glLight函数,可以设置光源的位置、光照颜色等参数。
3.2. 设置材质属性使用glMaterial函数,可以设置渲染对象的表面材质属性,如漫反射、镜面反射等。
3.3. 使用光照模型使用glShadeModel函数,可以选择光照模型,如平滑光照模型或平面光照模型。
4. 纹理映射纹理映射能够使渲染的图形更逼真。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
指定二维纹理
基本流程
创建纹理对象 指定纹理内容 指定各种纹理属性 提供纹理坐标 激活纹理功能
基本流程
一个简单的例子:checker\Debug\checker.exe
基本流程
棋盘纹理生成分析
void makeCheckImage(void) { int i, j, c; for (i = 0; i < checkImageHeight; i++) { for (j = 0; j < checkImageWidth; j++) { c = ((((i&0x8)==0)^(j&0x8)==0))*255; checkImage[i][j][0] = (GLubyte) c; checkImage[i][j][1] = (GLubyte) c; checkImage[i][j][2] = (GLubyte) c; checkImage[i][j][3] = (GLubyte) 255; } } }
target — 只能是GL_TEXTURE_2D x,y — 从帧缓存的左下角位置(x,y)开始获取 纹理数据 其余参数同glTexImage2D()函数
指定二维纹理
使用内存数据替换纹理图像
创建纹理的费用远高于修改现有纹理的费用 修改当前纹理图像指定二Leabharlann 纹理使用内存数据替换纹理图像
void glTexSubImage2D(GLenum target, GLint level, GLint xoffset, GLint yoffset, GLsizei width, GLsizei height, GLenum format, GLenum type, const GLvoid *pixels)
宏观结构层次(macrostructure)
物体的几何模型,一般用多边形、参数曲面描述
亚宏观结构层次(mesostructure)
相当小但仍看得见的几何细节,如砖墙上的凹凸 部分
微观结构层次(microstructure)
描述肉眼看不到的表面细节和光学特性
概述
纹理映射一般针对前两个几何层次进行
在宏观层次,使用颜色纹理映射可为物体表 面贴上真实的色彩花纹 在亚宏观层次,则采用更为精细的纹理映射 技术表现凹凸不平的表面纹理细节,如凹凸 纹理映射,BTF(双向纹理函数)等等
调整纹理尺寸
改变原始纹理图像的宽、高,使之满足2的幂次 int gluScaleImage(GLenum format, GLint widthin, GLint heightin, GLenum typein, const void *datain, GLint widthout, GLint heightout, GLenum typeout, void *dataout)
先将纹理文件读入内存,然后创建纹理 void glTexImage2D(GLenum target, GLint level, GLint internalFormat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLenum format, GLenum type, const GLvoid *pixels)
四种结合方式(在原始颜色上如何应用纹理)
替换(GL_REPLACE) 调节(GL_MODULATE) 贴花(GL_DECAL) 混合(GL_BLEND)
纹理 vs. 表面颜色
功能函数
void glTexEnv{if}(GLenum target, GLenum pname, TYPE param)
glBindTexture三个功能
再次以textureName为参数调用时,使该对象成为活 动状态
void display(void) { …… glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texName); glBegin(GL_QUADS); …… }
纹理对象
glBindTexture三个功能
以textureName为0调用时,OpenGL停止使用 纹理对象
纹理对象
清除纹理对象
一旦创建,不论激活与否,纹理对象都处于 纹理资源中 释放纹理资源
void glDeleteTextures(GLsizei n, const GLuint *textureNames)
指定二维纹理
从内存纹理数据创建纹理
纹理对象
glBindTexture三个功能
以textureName为参数第一次调用时,创建一个新的 纹理对象
void init(void) { …… glGenTextures(1, &texName); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texName); …… }
纹理对象
width,height,border - 纹理图像数据的尺寸与边界, width、height必须为2的幂次,即2m的形式 format,type — 纹理图像数据的格式与类型,与函数 glReadPixels()对应参数相同 pixels — 纹理图像数据
指定二维纹理
从内存纹理数据创建纹理
void glTexImage2D(GLenum target, GLint level, GLint internalFormat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLenum format, GLenum type, const GLvoid *pixels)
指定二维纹理
使用内存数据替换纹理图像
程序示例:texsub\Debug\texsub.exe
void keyboard (unsigned char key, int x, int y) { …… glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texName); glTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 12, 44, subImageWidth, subImageHeight, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, subImage); …… }
参数意义与glCopyTexImage2D() 、 glTexSubImage2D()类似
纹理 vs. 表面颜色
物体表面颜色
通过光照,物体表面已经指定颜色;没有光 照时,也可以直接为物体表面指定颜色 纹理也为物体表面附上颜色
两种颜色如何结合?如何确定最终表面颜 色?
纹理 vs. 表面颜色
两种颜色结合方式
纹理 vs. 表面颜色
混合方式
还需要额外指定一个混合颜色 void glTexEnv{if}v(GLenum target, GLenum pname, TYPE *param)
target — 必须为GL_TEXTURE_ENV pname — 必须为GL_TEXTURE_ENV_COLOR param — 用于混合的R,G,B,A值,四元数组
target — 只能是GL_TEXTURE_2D level — 在哪个细节层次进行替换 xoffset,yoffset — 替换起始位置,纹理左下角是(0,0) width,height — 替换区域的大小,没有2的幂次的限制 format,type — 同glTexImage2D()函数 pixels — 纹理数据
内部格式,即glTexImage2D()的第三个参数 internalFormat,从38个内部格式常量中取值 38个内部格式常量,分为六种基准内部格式
GL_ALPHA (A) GL_LUMINANCE (L) GL_LUMINANCE_ALPHA (L and A) GL_INTENSITY (I) GL_RGB (C) GL_RGBA (C and A)
概述
我们只考虑宏观层次的纹理映射
概述
为什么要进行纹理映射
仅有光照的场景看上去并不很真实 模型的多边形可能有些粗糙、不平滑 纹理可以对很多外观效果因素进行调制,如
反射效果,表面颜色,镜面高光,透明度,表面 细节……
用户定制物体表面细节
概述
概述
如何找到纹理与物体表面之间的对应关 系?
概述
两个空间
帧缓存也可以作为纹理数据的来源 void glCopyTexImage2D(GLenum target, GLint level, GLint internalFormat, GLint x, GLint y, GLsizei width, GLsizei height, GLint border)
target — 必须为GL_TEXTURE_ENV pname — 必须为GL_TEXTURE_ENV_MODE param — 四种结合方式之一:GL_REPLACE, GL_MODULATE,GL_DECAL,GL_BLEND
纹理 vs. 表面颜色
四种结合方式,和纹理内部格式一起,决定了 物体表面的最终颜色
一般用一幅数字化图像来离散定义颜色纹理,该平面 区域称作纹理空间 被映射的物体表面一般是参数曲面或多边形网格,称 为景物空间
纹理映射的实质是建立两个映射关系:
从屏幕空间到纹理空间的映射 从纹理空间到景物空间的映射
e A ● B ● (u, v) P
t ( e) = P
m( P ) = (u , v)
format,typein,typeout — 函数glReadPixels()所支持的任一种 格式和类型 widthin,heightin,datain,widthout,heightout,dataout — 输 入输出的格式和文件内容 必须预先为输出缓存分配空间