Opengl纹理采样

小哈龙

于 2025-05-28 11:20:33 发布

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分类专栏： OpenGL 文章标签：纹理采样

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纹理采样（Texture Sampling）详解

纹理采样 是在着色器中使用纹理坐标，从纹理中获取对应像素颜色值（texel）的过程。它是计算机图形学中实现真实感图像、细节贴图、光照等效果的核心技术之一。

🧱 基本概念

纹理（Texture）：一个图像，通常为 2D，但也可以是 1D、3D、立方体图等。
纹理坐标（UV坐标）：二维坐标，通常范围在 [0.0, 1.0]，用于表示纹理图像中的位置。
采样（Sampling）：在着色器中根据纹理坐标提取纹理颜色的过程。

✅ GLSL 中常用采样函数

`texture()`

这是 GLSL 中最常用的采样函数：

vec4 texture(sampler2D tex, vec2 uv);

sampler2D tex：纹理采样器变量，链接到 OpenGL 纹理单元
vec2 uv：纹理坐标，通常传自顶点着色器
返回值：一个 vec4，表示纹理该坐标位置的 RGBA 颜色值

🧪 示例代码（片元着色器）

uniform sampler2D uTexture; // 传入的纹理
in vec2 vTexCoord;          // 顶点着色器传来的纹理坐标
out vec4 fragColor;

void main() {
    fragColor = texture(uTexture, vTexCoord); // 执行纹理采样
}

🔍 精度与插值方式（由 OpenGL 控制）

当纹理坐标 不精确对齐某个像素 时，OpenGL 会用以下方式决定采样结果：

设置类型	参数值	说明
过滤方式（Filter）	`GL_NEAREST`	选择最近的 texel
	`GL_LINEAR`	插值多个 texel
mipmap 过滤	`GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR` 等	用于缩放时平滑采样

🔄 与纹理环绕模式配合

当 UV 坐标超出 [0,1] 时，配合纹理环绕模式决定采样行为：

GL_REPEAT：重复纹理
GL_CLAMP_TO_EDGE：取边缘像素
GL_MIRRORED_REPEAT：镜像重复

📚 进阶采样函数（仅在特定场景使用）

函数名	描述
`textureLod()`	指定 mipmap 层级进行采样
`textureProj()`	投影采样，用于阴影映射等
`texelFetch()`	以整数像素索引访问纹理，不进行插值
`textureGrad()`	指定自定义导数采样，用于高质量 mipmap 控制

📌 注意事项

使用采样器时，需在 CPU 侧绑定纹理到对应的纹理单元：

glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
glUniform1i(glGetUniformLocation(shaderID, "uTexture"), 0); // 对应 GL_TEXTURE0

着色器中只能采样在片元着色器、几何着色器、计算着色器等阶段。
必须启用对应纹理对象，并设置好环绕和过滤参数。

注：本文参考自chatgpt