OpenGL自动为每个顶点分配坐标

时间:2022-06-03 23:29:13
OpenGL中有两种方法为顶点(Vertex)指定纹理坐标:
1.由人工给每个顶点分配坐标。可以通过函数glTexCord*()来完成。
2.由OpenGL自动为每个顶点分配坐标。这个任务由函数glTexGen*()来完成。
一开始,我对glTexGen*()这个函数并不是十分的理解,不知道OpenGL到底是怎样自动生成纹理坐标的。查阅了相关的资料,才开始有一点明白:要完成自动纹理坐标的生成,首先要指定以什么样的模式(既什么样的算法)来生成纹理坐标。
在OpenGL1.1中,可以指定三种纹理坐标生成模式:GL_OBJECT_LINEAR, GL_EYE_LINEAR, GL_SPHERE_MAP,在OpenGL1.3中,又添加了两种生成模式:GL_REFLECTION_MAP,GL_NORMAL_MAP.对这些模式的理解是使用glTexGen*()的关键,也决定了纹理贴图后的效果。下面就分析这些模式的具体含义:
1.GL_OBJECT_LINEAR
  在这个模式下,其纹理生成函数是顶点坐标(x0,y0,z0,w0)的线性组合:
      生成的坐标=p0*x0+p1*y0+p2*z0+p3*w0;
  假如我们以(p0,p1,p2,p3)为参数构造一个平面:p0*X+p1*Y+p2*Z+p3=0;
  若(p0,p1,p2)已经被归一化,则任何一点到这个平面的距离为:
        (p0*x+p1*y+p2*z+p3)/sqrt(p0*p0+p1*p1+p2*p2)=p0*x+p1*y+p2*z+p3;
  可以看出:此模式下生成的坐标相当于顶点坐标到特定平面的距离。
2.GL_EYE_LINEAR
  在这个模式下,其纹理生成函数也是顶点的人眼坐标(xe,ye,ze,we)的线性组合:
     生成的坐标=p0'*xe+p1'*ye+p2'*ze+p3'*we;
  其中:(p0',p1',p2',p3')=(p0,p1,p2,p3)*inverse(M)
  可以看出:GL_EYE_LINEAR和GL_OBJECT_LINEAR模式具有类似的纹理生成函数,唯一的差别在于GL_OBJECT_LINEAR是物体空间内,在视发生变化的情况下,纹理坐标不会随着视的改变而改变;而GL_EYE_LINEAR是在视空间内,在视发生变化的情况下,纹理坐标会随着视的改变而改变,用而改变贴图后的效果。
3.GL_SPHERE_MAP
  在这个模式下,其纹理坐标生成算法如下:
  以u标识在视坐标系下原点到顶点的一个单位向量;
  以n'标识在视坐标系下顶点的法向量;
  以r=trans(rx,ry,rz)标识顶点的反射向量,则t可以由以下公式计算得到:
                 r=u-2*trans(n')(n'u);
  另m=2*sqrt(rx*rx+ry*ry+(rz+1)*(rz+1)),则生成的坐标:
      (S,T)=( rx/m+0.5, ry/m+0.5 );  //在这个情况下,指定R,Q坐标是非法的。
  可以看出,这个模式是在平面上模拟了球面的反射效果。
3.GL_REFLECTION_MAP
  在这里模式下,和GL_SPHERE_MAP一样,首先计算顶点的反射向量,然后将此向量值作为相应的纹理坐标:
      (S,T,R)=(rx,ry,rz);            //在这个情况下,指定Q坐标是非法的
4.GL_NORMAL_MAP
  在这里首先需要了解一些Normal Transformation的背景。
  在进行光照运算之前,要将Normal转化到视坐标系中,然后通过缩放(Rescaling),归一化(Normalization)操作后转化成单位向量:
  设model-view矩阵是M, 通过下公式将顶点Normal转化到视坐标系下:
      (nx',ny',nz')=(nx,ny,nz)inverse(Mu);
  其中的Mu是M的一个左上角3×3矩阵。
  然后经过缩放,归一化后获得一个单位向量,用来光照运算。
  在这个纹理生成模式下,将获得的单位向量值作为相应的纹理坐标:
      (S,T,R)=(nfx,nfy,nfz);          //在这个情况下,指定Q坐标是非法的

下面举几个简单的例子:
1.带参数的情况,包括GL_OBJECT_LINEAR,GL_EYE_LINEAR;
  1.打开开关,使能纹理坐标自动生成:
    glEnable(TEXTURE_GEN_S);    //TEXTURE_GEN_S,TEXTUE_GEN_R,TEXTURE_GEN_Q
  2.设置模式:
    glTexGeni(GL_S,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_OBJECT_LINEAR);
  3.设置参数:
    GLfloat params[]={1.0,0.0,0.0,0.0};
    glTexGenv(GL_S,GL_OBJECT_PLANE,params);
  4.关闭开关
    glDisable(TEXTURE_GEN_S);
2.不带参数的情况,包括GL_SPHERE_MAP,GL_REFLECTION_MAP,GL_NORMAL_MAP
   1.打开开关
     glEnable(TEXTURE_GEN_S);    //TEXTURE_GEN_S,TEXTUE_GEN_R,TEXTURE_GEN_Q    
  2.设置模式:
    glTexGeni(GL_S,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_NORAML_MAP);
  3.关闭开关
    glDisable(TEXTURE_GEN_S);

参考文献:
1.
<OpenGL Programming Guide>
2. OpenGL Specification 1.3