一起學 WebGL：紋理對象學習
作者：前端西瓜哥
紋理對象，是將像素（Texels）以數組方式傳給 GPU 的對象，常見場景是貼圖，就是將圖片的數據應用到 3D 物體上。
大家好，我是前端西瓜哥，今天我們來了解 WebGL 的紋理對象（Texture）
紋理對象，是將像素（texels）以數組方式傳給 GPU 的對象，常見場景是貼圖，就是將圖片的數據應用到 3D 物體上。
紋理對象創建和綁定
先創建紋理對象：
const texture = gl.createTexture(); // 創建紋理對象然后綁定到紋理單元：
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture); // 將紋理對象綁定上去填充方式
紋理是要貼到畫布的某個區域上的，并不一定剛好設置一下填充方式。
紋理比繪制區域大，就要做縮放；紋理比繪制區域小，就要做放大；紋理沒能完全填充繪制區域，就要在水平和垂直方向進行填充。
這些場景都需要對應設置不同的策略。
// 縮小和放大都都使用 “最近點采樣”
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);紋理單元
WebGL 支持設置多個紋理單元（Texture Unit），即我們可以將多個圖片放到多個單元中，然后進行切換。
就好像手里拿著不同的蓋章，想印哪種圖案就掏出哪個蓋上去。
紋理單元是有上限的，至少要支持 8 個，主流瀏覽器一般支持 16 個。
具體支持幾個，可通過下面代碼獲得。
gl.getParameter(gl.MAX_TEXTURE_IMAGE_UNITS) // 通常是 16默認使用 0 號紋理單元，可通過下面這一行代碼來切換紋理單元：
gl.activeTexture(gl.TEXTURE1); // 開啟 1 號紋理單元注意這個要 在將紋理對象綁定紋理單元之前 執行。
最后我們需要設置一下我們的紋理采樣器選擇使用哪個紋理單元：
gl.uniform1i(u_Sampler, 0); // 開啟 0 號紋理對象不主動調用這個方法，默認會使用 0 號紋理單元。
切換紋理單元是有一定的性能代價的，不建議你在短時間內不斷地切換紋理單元。簡單的渲染場景可忽略不計。
純色紋理
畫個純純的紅色紋理。
// 紅色
const data = new Uint8Array([
255, 0, 0
]);
gl.texImage2D(
gl.TEXTURE_2D, // 紋理目標，這里是二維紋理
0, // 細節級別，0 表示最高級別
gl.RGB, // 紋理內部格式，還支持其他的比如 gl.RGBA、LUMINANCE（流明）
1, // 寬（寬高的單位為像素，且為 2 的 n 次冪）
1, // 高
0, // 是否描邊。必須為 0（但 opengl 支持）
gl.RGB, // 源圖像數據格式
gl.UNSIGNED_BYTE, // 紋素(單個像素)數據類型
data // 數據數組，一個個像素點
);主要注意的是，gl.texImage2D() 方法支持函數重載，有多種傳入的參數的方式，注意分辨。具體看 官方文檔。
這里選擇使用 gl.RGB 格式，設置了一個 (255, 0, 0) 的紅色顏色值。
最后我們成功畫出一個純紅色塊。
完整代碼：
/** @type {HTMLCanvasElement} */
const canvas = document.querySelector('canvas');
const gl = canvas.getContext('webgl');
const vertexShaderSrc = `
attribute vec4 a_Position;
attribute vec2 a_TexCoord;
varying vec2 v_TexCoord;
void main() {
gl_Position = a_Position;
v_TexCoord = a_TexCoord;
}
`;
const fragmentShaderSrc = `
precision highp float;
uniform sampler2D u_Sampler;
varying vec2 v_TexCoord;
void main() {
gl_FragColor = texture2D(u_Sampler, v_TexCoord);
}
`;
// 創建程序對象
createProgram(gl);
// 頂點坐標，紋理坐標
const verticesTexCoords = new Float32Array([
// 左上點。
// 左邊兩個是頂點；右邊兩個是紋理
-0.5, 0.5, 0.0, 1,
// 左下
-0.5, -0.5, 0.0, 0.0,
// 右上
0.5, 0.5, 1, 1,
// 右下
0.5, -0.5, 1, 0.0,
]);
const FSIZE = verticesTexCoords.BYTES_PER_ELEMENT;
// 創建緩存對象
const verticesTexBuffer = gl.createBuffer();
// 綁定緩存對象到上下文
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, verticesTexBuffer);
// 向緩存區寫入數據
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, verticesTexCoords, gl.STATIC_DRAW);
// 獲取 a_Position 變量地址
const a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
// 將緩沖區對象分配給 a_Position 變量
gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, FSIZE * 4, 0);
// 允許訪問緩存區
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
// 傳入紋理坐標位置信息
const a_TexCoord = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_TexCoord');
gl.vertexAttribPointer(a_TexCoord, 2, gl.FLOAT, false, FSIZE * 4, FSIZE * 2);
gl.enableVertexAttribArray(a_TexCoord);
/***** 紋理對象 *****/
const texture = gl.createTexture(); // 創建紋理對象
const u_Sampler = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_Sampler'); // 獲取 u_Sampler 地址
// 記載圖片
gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, 1); // 翻轉紋路圖像的 y 軸
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0); // 開啟 0 號紋理單元
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture); // 將我們的紋理對象綁定上去
// 配置紋理參數
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);
// 【----關鍵代碼---】配置紋理圖像
const data = new Uint8Array([255, 0, 0, 0, 255, 255, 0, 255, 0, 0, 255, 0]);
gl.texImage2D(
gl.TEXTURE_2D, // 紋理目標
0, // 細節級別
gl.RGB, // 紋理內部格式
1,
1,
0,
gl.RGB, // 源圖像數據格式
gl.UNSIGNED_BYTE, // 紋素數據類型
data // 數據
);
gl.uniform1i(u_Sampler, 0); // 開啟 0 號紋理對象
/****** 繪制 ******/
// 清空畫布，并指定顏色
gl.clearColor(0, 0, 0, 1);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
// 繪制矩形，這里提供了 4 個點
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
/**** 封裝的方法 ****/
function createProgram(gl) {
/**** 渲染器生成處理 ****/
// 創建頂點渲染器
const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
gl.shaderSource(vertexShader, vertexShaderSrc);
gl.compileShader(vertexShader);
// 創建片元渲染器
const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
gl.shaderSource(fragmentShader, fragmentShaderSrc);
gl.compileShader(fragmentShader);
// 程序對象
const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
gl.useProgram(program);
gl.program = program;
}線上 demo：
https://codesandbox.io/s/1hvp4x?file=/index.js。
多個色塊紋理
也可以同時設置多個色塊。
const data = new Uint8Array([
255, 0, 0, 255, // 紅色
255, 255, 0, 255, // 黃色
0, 0, 255, 255, // 藍色
0, 255, 0, 255, // 綠色
]);
gl.texImage2D(
gl.TEXTURE_2D, // 紋理目標
0, // 細節級別
gl.RGBA, // 紋理內部格式
2,
2,
0,
gl.RGBA, // 源圖像數據格式
gl.UNSIGNED_BYTE, // 紋素數據類型
data // 數據
);創建了 2x2 4個像素大小的紋理，并制定了這個 4 個像素點的顏色，然后被放大繪制到指定區域上。
線上演示 demo：
https://codesandbox.io/s/7436cs?file=/index.js。
圖片紋理
圖片紋理，需要加載玩圖片，將圖片對象綁定到紋理對象上。
// 將紋理圖像分配給紋理對象
gl.texImage2D(
gl.TEXTURE_2D,
0, // 細節級別
gl.RGB,
gl.RGB,
gl.UNSIGNED_BYTE,
img // Image 實例
);結尾
紋理對象是很常用的一個對象，用于指定區域要填充的像素。
常見的是加載圖片，把圖片貼到三維的一個面上。也可以自己指定像素值。
責任編輯：姜華
來源：
前端西瓜哥
