我们可以为每个顶点添加颜色来增加图形的细节，从而创建出有趣的图像。但是，如果想让图形看起来更真实，我们就必须有足够多的顶点，从而指定足够多的颜色。这将会产生很多额外开销，因为每个模型都会需求更多的顶点，每个顶点又需求一个颜色属性。

纹理是一个2D图片（甚至也有1D和3D的纹理），它可以用来添加物体的细节；你可以想象纹理是一张绘有砖块的纸，无缝折叠贴合到你的3D的房子上，这样你的房子看起来就像有砖墙外表了。因为我们可以在一张图片上插入非常多的细节，这样就可以让物体非常精细而不用指定额外的顶点。

除了图像以外，纹理也可以被用来储存大量的数据，这些数据可以发送到着色器上。

接下来我们为三角形贴上一张墙砖的图片。

为了能够把纹理映射(Map)到三角形上，我们需要指定三角形的每个顶点各自对应纹理的哪个部分。这样每个顶点就会关联着一个纹理坐标(Texture Coordinate)，用来标明该从纹理图像的哪个部分采样。之后在图形的其它片段上进行片段插值(Fragment Interpolation)。

纹理坐标

纹理坐标在x和y轴上，范围为0到1之间（注意我们使用的是2D纹理图像）。使用纹理坐标获取纹理颜色叫做采样(Sampling)。纹理坐标起始于(0, 0)，也就是纹理图片的左下角，终始于(1, 1)，即纹理图片的右上角。下面的图片展示了我们是如何把纹理坐标映射到三角形上的。

我们为三角形指定了3个纹理坐标点。如上图所示，我们希望三角形的左下角对应纹理的左下角，因此我们把三角形左下角顶点的纹理坐标设置为(0, 0)；三角形的上顶点对应于图片的上中位置所以我们把它的纹理坐标设置为(0.5, 1.0)；同理右下方的顶点设置为(1, 0)。我们只要给顶点着色器传递这三个纹理坐标就行了，接下来它们会被传片段着色器中，它会为每个片段进行纹理坐标的插值。

定义一个纹理坐标

float texCoords[] = {
    0.0f, 0.0f, // 左下角
    1.0f, 0.0f, // 右下角
    0.5f, 1.0f // 上中
};

纹理对采样的解释非常宽松，它可以采用几种不同的插值方式。所以我们需要自己告诉OpenGL该怎样对纹理采样。

纹理坐标的映射关系

一一对应关系

倒置对应关系

纹理环绕方式

纹理坐标的范围通常是从(0, 0)到(1, 1)，那如果我们把纹理坐标设置在范围之外会发生什么？OpenGL默认的行为是重复这个纹理图像，但OpenGL提供了更多的选择：

环绕方式	描述
GL_REPEAT	对纹理的默认行为。重复纹理图像。
GL_MIRRORED_REPEAT	和GL_REPEAT一样，但每次重复图片是镜像放置的。
GL_CLAMP_TO_EDGE	纹理坐标会被约束在0到1之间，超出的部分会重复纹理坐标的边缘，产生一种边缘被拉伸的效果。
GL_CLAMP_TO_BORDER	超出的坐标为用户指定的边缘颜色。

当纹理坐标超出默认范围时，每个选项都有不同的视觉效果输出。我们来看看这些纹理图像的例子：

设置环绕方式

前面提到的每个选项都可以使用glTexParameter*函数对单独的一个坐标轴设置（s、t（如果是使用3D纹理那么还有一个r）它们和x、y、z是等价的）：

// 参数1:GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D。
// 参数2:GL_TEXTURE_WRAP_S、GL_TEXTURE_T、GL_TEXTURE_R,针对s,t,r坐标。
// 参数3:GL_REPEAT、GL_CLAMP、GL_CLAMP_TO_EDGE、GL_CLAMP_TO_BORDER。
/*
GL_REPEAT：OpenGL在纹理坐标超过1.0的方向上对纹理进行重复。
GL_CLAMP：所需的纹理单元取自纹理边界或TEXTURE_BORDER_COLOR。
GL_CLAMP_TO_EDGE：环绕模式强制对范围之外的纹理坐标沿着合法的纹理单元的最后一行或者最后一列来进行采样。
GL_CLAMP_TO_BORDER：在纹理坐标在0.0到1.0范围之外的只是用边界纹理单元。边界纹理单元是作为围绕基本图像的额外的行和列，并与基本纹理图像一起加载的。
*/
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_MIRRORED_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_MIRRORED_REPEAT);

纹理过滤

纹理坐标不依赖于分辨率(Resolution)，它可以是任意浮点值，所以OpenGL需要知道怎样将纹理像素(Texture Pixel，也叫Texel)映射到纹理坐标。当你有一个很大的物体但是纹理的分辨率很低的时候这就变得很重要了。OpenGL也有对于纹理过滤(Texture Filtering)的选项。纹理过滤有很多个选项，但是现在我们只讨论最重要的两种：GL_NEAREST和GL_LINEAR。

邻近过滤

GL_NEAREST（也叫邻近过滤，Nearest Neighbor Filtering）是OpenGL默认的纹理过滤方式。当设置为GL_NEAREST的时候，OpenGL会选择中心点最接近纹理坐标的那个像素。下图中你可以看到四个像素，加号代表纹理坐标。左上角那个纹理像素的中心距离纹理坐标最近，所以它会被选择为样本颜色：

线性过滤

GL_LINEAR（也叫线性过滤，(Bi)linear Filtering）它会基于纹理坐标附近的纹理像素，计算出一个插值，近似出这些纹理像素之间的颜色。一个纹理像素的中心距离纹理坐标越近，那么这个纹理像素的颜色对最终的样本颜色的贡献越大。下图中你可以看到返回的颜色是邻近像素的混合色：

那么这两种纹理过滤方式有怎样的视觉效果呢？让我们看看在一个很大的物体上应用一张低分辨率的纹理会发生什么吧（纹理被放大了，每个纹理像素都能看到）：

GL_NEAREST产生了颗粒状的图案，我们能够清晰看到组成纹理的像素，而GL_LINEAR能够产生更平滑的图案，很难看出单个的纹理像素。GL_LINEAR可以产生更真实的输出，但有些开发者更喜欢8-bit风格，所以他们会用GL_NEAREST选项。

当进行放大(Magnify)和缩小(Minify)操作的时候可以设置纹理过滤的选项，比如你可以在纹理被缩小的时候使用邻近过滤，被放大时使用线性过滤。我们需要使用glTexParameter*函数为放大和缩小指定过滤方式。这段代码看起来会和纹理环绕方式的设置很相似：

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

生成纹理

和之前生成的OpenGL对象一样，纹理也是使用ID引用的。让我们来创建一个：

//纹理变量，一般使用无符号整型
GLuint textureID;
//分配纹理对象 参数1:纹理对象个数，参数2:纹理对象指针。
glGenTextures(1, &textureID);

glGenTextures函数首先需要输入生成纹理的数量，然后把它们储存在第二个参数的unsigned int数组中（我们的例子中只是单独的一个unsigned int），就像其他对象一样，我们需要绑定它，让之后任何的纹理指令都可以配置当前绑定的纹理：

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);

读取与载入纹理

我们使用gltReadTGABits来读取纹理数据。

//读纹理位，读取像素
//参数1：纹理文件名称
//参数2：文件宽度地址
//参数3：文件高度地址
//参数4：文件组件地址
//参数5：文件格式地址
//返回值：pBits,指向图像数据的指针
GLbyte *gltReadTGABits(const char *szFileName, GLint *iWidth, GLint *iHeight, GLint *iComponents, GLenum *eFormat, GLbyte *pData = NULL);

我们使用glTexImage2D来载入纹理。

//载入纹理
//参数1：纹理维度`GL_TEXTURE_1D`、`GL_TEXTURE_2D`、`GL_TEXTURE_3D`
//参数2：mip贴图层次，一般设置为0
//参数3：纹理单元存储的颜色成分（从读取像素图是获得）
//参数4：加载纹理宽
//参数5：加载纹理高
//参数6：加载纹理的深度
//参数7：像素数据的数据类型（GL_UNSIGNED_BYTE，每个颜色分量都是一个8位无符号整数）
//width、height、depth参数:指加载纹理的宽度、⾼度、深度。==注意!==这些值必须是2的整数次方。(这是因为OpenGL旧版本上的遗留下的一个要求。当然现在已经可以⽀持不是2的整数次方。但是开发者们还是习惯使用以2的整数次方去设置这些参数。)
//参数8：指向纹理图像数据的指针
void GLAPIENTRY glTexImage2D (GLenum target, GLint level, GLint internalformat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLenum format, GLenum type, const GLvoid *pixels);

生成一个纹理的过程就像下面这样：

//纹理变量，一般使用无符号整型
GLuint textureID;
//分配纹理对象 参数1:纹理对象个数，参数2:纹理对象指针。
glGenTextures(1, &textureID);
GLbyte *pBits;
int nWidth, nHeight, nComponents;
GLenum eFormat;
    
pBits = gltReadTGABits(szFileName, &nWidth, &nHeight, &nComponents, &eFormat);

//2、设置纹理参数
//参数1：纹理维度
//参数2：为S/T坐标设置模式
//参数3：wrapMode,环绕模式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, wrapMode);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, wrapMode);
    
//参数1：纹理维度
//参数2：线性过滤
//参数3: 缩小/放大过滤方式.
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, minFilter);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, magFilter);
    
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, nComponents, nWidth, nHeight, 0,
                 eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBits);
    
//使用完毕释放pBits
free(pBits);
//只有minFilter 等于以下四种模式，才可以生成Mip贴图
//GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST具有非常好的性能，并且闪烁现象非常弱
//GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST常常用于对游戏进行加速，它使用了高质量的线性过滤器
//GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR 和GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR 过滤器在Mip层之间执行了一些额外的插值，以消除他们之间的过滤痕迹。
//GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR 三线性Mip贴图。纹理过滤的黄金准则，具有最高的精度。
if(minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR ||
   minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST ||
   minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR ||
   minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST)
//4.纹理生成所有的Mip层
//参数：GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

设置纹理坐标

我们使用MultiTexCoord2f来设置纹理的坐标。

// 参数1：texture，纹理层次，对于使用存储着色器来进行渲染，设置为0
// 参数2：s：对应顶点坐标中的x坐标
// 参数3：t:对应顶点坐标中的y(s,t,r,q对应顶点坐标的x,y,z,w)
void MultiTexCoord2f(GLuint texture, GLclampf s, GLclampf t);

简单说就是将纹理的坐标和视图坐标对应起来。就像文章开头所说的那样。

删除绑定纹理对象

//纹理对象 以及纹理对象指针(指针指向⼀个无符号整形数组，由纹理对象标识符填充)。
void glDeleteTextures(GLsizei n,GLuint *textures); 

测试纹理对象是否有效

//如果texture是⼀个已经分配空间的纹理对象，那么这个函数会返回GL_TRUE,否则会返回GL_FALSE。 
GLboolean glIsTexture(GLuint texture);

认识纹理API

//改变像素存储方式
void glPixelStorei(GLenum pname,GLint param);
//恢复像素存储方式
void glPixelStoref(GLenum pname,GLfloat param);
//举例:
//参数1:GL_UNPACK_ALIGNMENT指定OpenGL如何从数据缓存区中解包图像数据
//参数2:表示参数GL_UNPACK_ALIGNMENT设置的值
//GL_UNPACK_ALIGNMENT指内存中每个像素行起点的排列请求，允许设置为1 (byte排列)、2(排列为偶数byte的行)、4(字word排列)、8(⾏从双字节边界开始)
glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,1);

将颜色缓存区内容作为像素图直接读取。

//参数1:x,矩形左下⻆的窗⼝坐标。
//参数2:y,矩形左下角的窗⼝坐标。
//参数3:width,矩形的宽，以像素为单位。
//参数4:height,矩形的高，以像素为单位。
//参数5:format,OpenGL 的像素格式。
//参数6:type,解释参数pixels指向的数据，告诉OpenGL 使⽤缓存区中的什么数据类型来存储颜色分量，像素数据的数据类型。
//参数7:pixels,指向图形数据的指针。
void glReadPixels(GLint x,GLint y,GLSizei width,GLSizei
height, GLenum format, GLenum type,const void * pixels);

glReadBuffer(mode);—> 指定读取的缓存 
glWriteBuffer(mode);—> 指定写⼊入的缓存

更新纹理

void glTexSubImage1D(GLenum target,GLint level,GLint xOffset,GLsizei width,GLenum
    format,GLenum type,const GLvoid *data);
    
void glTexSubImage2D(GLenum target,GLint level,GLint xOffset,GLint yOffset,GLsizei
    width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,const GLvoid *data);
    
void glTexSubImage3D(GLenum target,GLint level,GLint xOffset,GLint yOffset,GLint
    zOffset,GLsizei width,GLsizei height,GLsizei depth,Glenum type,const GLvoid * data);

插入替换纹理

void glCopyTexSubImage1D(GLenum target,GLint level,GLint xoffset,GLint x,GLint y,GLsize
width);

void glCopyTexSubImage2D(GLenum target,GLint level,GLint xoffset,GLint yOffset,GLint x,
     y,GLsizei width,GLsizei height);
     
void glCopyTexSubImage3D(GLenum target,GLint level,GLint xoffset,GLint yOffset,GLint
     zOffset,GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei height);

使用颜色缓存区加载数据，形成新的纹理。

void glCopyTexImage1D(GLenum target,GLint level,GLenum
  internalformt,GLint x,GLint y,GLsizei width,GLint border);
  
void glCopyTexImage2D(GLenum target,GLint level,GLenum
  internalformt,GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei
  height,GLint border);
  
x,y 在颜色缓存区中指定了开始读取纹理数据的位置; 缓存区里的数据，是源缓存区通过glReadBuffer设置的。
注意:不存在glCopyTextImage3D ，因为我们无法从2D颜⾊缓存区中获取体积 数据。

OpenGL像素格式

像素数据的数据类型