Android平台的纹理映射分析
来源：UC论文网2015-11-07 15:38
摘要：
摘要：在计算机图形学中，纹理映射就是使用图像、函数或者其他数据源来改变物体表面外观。纹理映射技术是近几年来发展最快的技术之一，广泛应用于三维真实感图形的生成与显示
摘要：在计算机图形学中，纹理映射就是使用图像、函数或者其他数据源来改变物体表面外观。纹理映射技术是近几年来发展最快的技术之一，广泛应用于三维真实感图形的生成与显示中。运用纹理映射可以方便地制作真实感图形而不必花更多的时间去考虑物体的表面细节。本文在Android平台中，通过对纹理映射原理的分析，利用Opengl ES图形库实现了纹理映射效果。
关键词：纹理映射；Opengl ES；Android
引言
纹理映射的本质是对三维物体进行二维参数化，即先求得三维物体表而上任一点的二维(u，v)参数值，进而得到该点的纹理值，最终生成三维图形表而上的纹理图案。在光滑曲而上添加纹理图案的核心问题是映射，因此纹理问题可以简化为从一个坐标系到另一个坐标系的变换。总的来说，纹理映射技术是一种使建立的3D模型更接近现实物体的技术。
1纹理映射基本原理
纹理生成过程实质上是将所定义的纹理映射为反映某种三维景物表面的属性（与光照明模型及表面几何有关的各种参数，如表面法向、漫/镜面反射率等），并参与后续的光照明计算。
二维纹理映射就是从二维纹理平面到三维物体表面的映射。一般二维纹理平面是有范围限制的, 在这个平面区域内，每点都可用数学函数表达，从而可以离散的分离出每点的灰度值和颜色值，这个平面区域称为纹理空间， 一般将纹理空间的平面区域定义在[0,1]*[0,1]。纹理映射是确定物体表面一点P在纹理空间中的对应点(u,v)，从而纹理空间中的点(u,v)处的纹理值就是物体表面点P的纹理属性。建立纹理空间与景物空间及景物空间与屏幕空间之间的映射关系：
图1 纹理映射
景物表面的纹理属性主要有以下几种：
表面颜色，即表面的漫反射率；镜面反射分量，即表面的镜面反射率；透明度；表面法向，即挠动表面法向来产生表面的凹凸纹理；环境的漫反射和镜面反射效果；光源强度和色彩分布。
根据纹理定义域的不同，可分为而为二维和三维纹理，由于本文是基于Android平台的，考虑到效率和资源问题，主要给出了二维纹理的模型，对三维纹理映射技术就不再讨论了。
2纹理映射的实现
本节将通过在一个立方体各个面贴上图片来介绍Android平台下基于OpenGL ES的纹理映射有关的内容：定义纹理、控制滤波、说明映射方式、绘制场景，给出顶点的纹理坐标和几何坐标。
首先，我们通过Android平台的OpenGL ES库来创建一个纹理，并使用图片来生成一个纹理，过程如下：
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(1);//创建纹理
gl.glGenTextures(1, intBuffer);//设置要使用的纹理
gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, texture);
函数glGenTextures(int n, intBuffer textures)用于通知OpenGL我们想生成一个纹理的名字。函数glBindTexture(int target, int texture)方法用于通知OpenGL将纹理名字texture绑定到纹理目标上。
在Android中我们使用GLUtils中的一个静态方法texImage2D(int target, int level, Bitmap bitmap, int border)来生成一个纹理。过程如下：
//生成纹理
GLUtils.texImage2D(GL10.GL_TEXTURE_2D, 0, GLImage.mBitmap, 0)
通过以上过程，我们便成功地创建了一个纹理。
为了能有更好的效果，我们还需要设置在OpenGL现实图像时，它放大得比原始纹理大（GL_TEXTURE_MAG_FILTER）或缩小得比原始纹理小（GL_TEXTURE_MIN_FILTER）时OpenGL所采用的滤波方式。以下过程是我们设置的线性滤波：//设置线性滤波
Gl.glTexParameterx(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL10.GL_LINEAR)；
在android中可以使用glBindTexture(int target, int texture)方法来绑定纹理。以下过程绑定了上面创建的纹理：Gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY)；//绑定纹理
纹理需要使用glEnableClientState（）方法来开启纹理：Gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
与之对应的，关闭纹理过程如下：
Gl.glDisableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
为了将纹理正确的映射到四边形上，必须将纹理的右上角映射到四边形的右上角，纹理的左上角映射到四边形的左上角，纹理的右下角和左下角亦是如此。因为，如果映射错误的话，图像显示时可能上下颠倒，侧向一边或者什么都没有。下面是我们对立方体的每一个面所设置的纹理映射数据：
IntBuffer texCoords = IntBuffer.wrap(new int[]
{
One,0.,0,0,0,one,one,one,
0,0,0,one,one,one,one,0,
One,one,one,0,0,0,0,one
0,one,one,one,one,0,0,0,
0,0,0,one,one,one,one,0,
One,0,0,0,0,one,one,one
});
设置好这些映射数据之后，可以通过glTexCoordPointer将纹理绑定到要绘制的物体上。过程如下：
Gl.glTextCoordPointer(2, GL10.GL_FIXED, 0, texCoords);
最后，将其绘制到屏幕上即可。效果图2如图所示：
图2 纹理映射效果
3结束语
本文通过对纹理映射的基本原理进行了分析，并在Android平台中利用Opengl ES图形库对纹理映射技术进行了实现。
由于本文利用的是Android应用层封装后的Opengl ES图形库，在效率上欠佳，以后的主要工作是通过Android NDK对Opengl ES进行原生态开发，进而提高实现效率。
参考文献
[1]李增忠.纹理映射技术的研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2005.
[2](美)Shane Co.comnder．Android移动应用开发从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社,2010.
[3]杨丰盛.Android应用开发揭秘[M].北京:机械工业出版社,2010.
关键词：纹理映射；Opengl ES；Android
引言
纹理映射的本质是对三维物体进行二维参数化，即先求得三维物体表而上任一点的二维(u，v)参数值，进而得到该点的纹理值，最终生成三维图形表而上的纹理图案。在光滑曲而上添加纹理图案的核心问题是映射，因此纹理问题可以简化为从一个坐标系到另一个坐标系的变换。总的来说，纹理映射技术是一种使建立的3D模型更接近现实物体的技术。
1纹理映射基本原理
纹理生成过程实质上是将所定义的纹理映射为反映某种三维景物表面的属性（与光照明模型及表面几何有关的各种参数，如表面法向、漫/镜面反射率等），并参与后续的光照明计算。
二维纹理映射就是从二维纹理平面到三维物体表面的映射。一般二维纹理平面是有范围限制的, 在这个平面区域内，每点都可用数学函数表达，从而可以离散的分离出每点的灰度值和颜色值，这个平面区域称为纹理空间， 一般将纹理空间的平面区域定义在[0,1]*[0,1]。纹理映射是确定物体表面一点P在纹理空间中的对应点(u,v)，从而纹理空间中的点(u,v)处的纹理值就是物体表面点P的纹理属性。建立纹理空间与景物空间及景物空间与屏幕空间之间的映射关系：
图1 纹理映射
景物表面的纹理属性主要有以下几种：
表面颜色，即表面的漫反射率；镜面反射分量，即表面的镜面反射率；透明度；表面法向，即挠动表面法向来产生表面的凹凸纹理；环境的漫反射和镜面反射效果；光源强度和色彩分布。
根据纹理定义域的不同，可分为而为二维和三维纹理，由于本文是基于Android平台的，考虑到效率和资源问题，主要给出了二维纹理的模型，对三维纹理映射技术就不再讨论了。
2纹理映射的实现
本节将通过在一个立方体各个面贴上图片来介绍Android平台下基于OpenGL ES的纹理映射有关的内容：定义纹理、控制滤波、说明映射方式、绘制场景，给出顶点的纹理坐标和几何坐标。
首先，我们通过Android平台的OpenGL ES库来创建一个纹理，并使用图片来生成一个纹理，过程如下：
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(1);//创建纹理
gl.glGenTextures(1, intBuffer);//设置要使用的纹理
gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, texture);
函数glGenTextures(int n, intBuffer textures)用于通知OpenGL我们想生成一个纹理的名字。函数glBindTexture(int target, int texture)方法用于通知OpenGL将纹理名字texture绑定到纹理目标上。
在Android中我们使用GLUtils中的一个静态方法texImage2D(int target, int level, Bitmap bitmap, int border)来生成一个纹理。过程如下：
//生成纹理
GLUtils.texImage2D(GL10.GL_TEXTURE_2D, 0, GLImage.mBitmap, 0)
通过以上过程，我们便成功地创建了一个纹理。
为了能有更好的效果，我们还需要设置在OpenGL现实图像时，它放大得比原始纹理大（GL_TEXTURE_MAG_FILTER）或缩小得比原始纹理小（GL_TEXTURE_MIN_FILTER）时OpenGL所采用的滤波方式。以下过程是我们设置的线性滤波：//设置线性滤波
Gl.glTexParameterx(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL10.GL_LINEAR)；
在android中可以使用glBindTexture(int target, int texture)方法来绑定纹理。以下过程绑定了上面创建的纹理：Gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY)；//绑定纹理
纹理需要使用glEnableClientState（）方法来开启纹理：Gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
与之对应的，关闭纹理过程如下：
Gl.glDisableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
为了将纹理正确的映射到四边形上，必须将纹理的右上角映射到四边形的右上角，纹理的左上角映射到四边形的左上角，纹理的右下角和左下角亦是如此。因为，如果映射错误的话，图像显示时可能上下颠倒，侧向一边或者什么都没有。下面是我们对立方体的每一个面所设置的纹理映射数据：
IntBuffer texCoords = IntBuffer.wrap(new int[]
{
One,0.,0,0,0,one,one,one,
0,0,0,one,one,one,one,0,
One,one,one,0,0,0,0,one
0,one,one,one,one,0,0,0,
0,0,0,one,one,one,one,0,
One,0,0,0,0,one,one,one
});
设置好这些映射数据之后，可以通过glTexCoordPointer将纹理绑定到要绘制的物体上。过程如下：
Gl.glTextCoordPointer(2, GL10.GL_FIXED, 0, texCoords);
最后，将其绘制到屏幕上即可。效果图2如图所示：
图2 纹理映射效果
3结束语
本文通过对纹理映射的基本原理进行了分析，并在Android平台中利用Opengl ES图形库对纹理映射技术进行了实现。
由于本文利用的是Android应用层封装后的Opengl ES图形库，在效率上欠佳，以后的主要工作是通过Android NDK对Opengl ES进行原生态开发，进而提高实现效率。
参考文献
[1]李增忠.纹理映射技术的研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2005.
[2](美)Shane Co.comnder．Android移动应用开发从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社,2010.
[3]杨丰盛.Android应用开发揭秘[M].北京:机械工业出版社,2010.
