OpenGL纹理术语/概念混淆

Question

我找到了很多资源，这些资源可以告诉您键入什么内容才能在屏幕上显示纹理，但希望对 openGL API “在做什么”以及术语的所有差异有更高层次的概念性理解“意思”。

我将尽我所能解释我所了解的内容，但希望有任何更正/添加，或指向我可以进一步阅读的资源的指针（以及我找到的文档的说明）实际的 API 调用只是在圈子中引用自己并且在概念上缺乏）。

glGenTextures- 这实际上不会为显卡上的纹理数据分配任何内存（您只需告诉它“您希望它生成多少”纹理，因此它对大小...），而是设置了一种“名称”，以便您可以一致地引用给定的纹理（我一直认为它是一种“分配指针”）。

glBindTexture- 使用在glGenTexture 中生成的“名称”来指定“我们现在正在讨论此纹理以供将来的 API 调用，直至另行通知”，此外，我们正在指定一些有关该纹理的元数据“指针”我们已经分配说它指向（/将指向）的纹理是GL_TEXTURE_2D或..._3D或其他类型。 （是我一个人，还是奇怪的是这个调用有这两个看似完全不同的功能？）

glTexParameter- 设置有关当前“绑定”纹理的其他指定元数据。 （我喜欢这个 API，因为它看起来很容易解释，并且可以让你明确地设置元数据......但我想知道为什么让 OpenGL 知道它是一个 GL_TEXTURE_2D 不是这个调用的一部分，而不是之前的调用？特别是因为你有指定它是一个GL_TEXTURE_2D 无论如何你每次调用它？为什么你必须这样做？）

glTexImage2D- 为显卡上纹理的实际数据分配内存（并可选择上传）。它进一步指定了一些关于应该如何读取的元数据：它的宽度、高度、格式（GL_RGB、GL_RGBA 等...）。再说一遍，为什么我再次必须指定它是GL_TEXTURE_2D，而我在之前的所有调用中都这样做了？另外，我想我可以理解为什么这包括一些元数据（而不是将所有纹理元数据调用卸载到glTexParameter，因为这些是非常基本/非可选的信息位，但也有一些奇怪的参数似乎他们应该'没有成功？哦，好吧......）

glActiveTexture- 这是我真的不明白的一点......所以我猜显卡只能有有限数量的“纹理单元”......什么是纹理单元？是不是只能有 N 个纹理缓冲区？还是只有 N 个纹理指针？或者（这是我最好的猜测......）给定的绘图调用只能主动读取 N 个指针？一旦我明白了，我必须在哪里/多久指定一次“活动纹理”？ glBindTexture 是否将绑定的纹理与当前活动的纹理相关联？还是反过来（绑定，然后设置为活动）？或者上传/分配显卡内存可以做到吗？

sampler2D- 现在我们开始讨论 glsl 的东西......所以，采样器是可以从着色器中引用纹理的东西。我可以通过glGetUniformLocation 获取它的位置，所以我可以设置采样器引用的纹理——这是否对应于“活动纹理”？所以如果我想谈谈我指定为GL_TEXTURE0 的纹理，我会打电话给glUniform1i(location_of_sampler_uniform,0)？还是那两个不同的东西？

我想这就是我得到的全部......如果我明显缺少一些直觉或什么，请告诉我！谢谢！

Answer 1

让我为回答相当于一堵巨大的文字墙而道歉。我不知道如何以一种不那么令人讨厌的方式来格式化它；）

glGenTextures

这实际上不会为图形卡上的纹理数据分配任何内存（您只需告诉它“您希望它生成多少”纹理，因此它对大小一无所知...... )，而是设置了一种“名称”，以便您可以一致地引用给定的纹理（我一直认为它是一种“分配指针”）。

您或多或少可以将其视为“分配指针”。它真正做的是在纹理集中保留一个名称（句柄）。此时根本没有分配任何内容，基本上它只是标记 GL 说“你不能再分配这个名字了”。 （稍后会详细介绍）。

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glBindTexture

使用在 glGenTexture 中生成的“名称”来指定“我们现在正在讨论这个纹理以供将来的 API 调用，直至另行通知”，此外，我们正在指定一些关于我们已分配的“指针”的元数据说明它指向（/将指向）的纹理是 GL_TEXTURE_2D 还是 ..._3D 或其他类型。 （是我一个人，还是奇怪的是这个调用有这两个看似完全不同的功能？）

如果你还记得的话，glGenTextures (...) 只保留了一个名字。此函数采用保留名称并有效地将其最终确定为纹理对象（第一次调用它）。你在这里传递的类型是不可变的，一旦你第一次绑定一个名字，它必须为每个连续的绑定使用相同的类型。

现在您终于完成了纹理对象的分配，但此时它没有数据存储——它只是一组没有数据的状态。

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glTexParameter

设置有关当前“绑定”纹理的其他指定元数据。 （我喜欢这个 API，因为它看起来很容易解释，并且可以让你明确地设置元数据......但我想知道为什么让 OpenGL 知道它是 GL_TEXTURE_2D 不是 THIS 调用的一部分，而不是之前的调用？尤其是因为你必须指定每次你调用它时它都是 GL_TEXTURE_2D？为什么你必须这样做？）

我实际上不太清楚你在这里问什么——也许我对前面函数调用的解释会对你有所帮助？但你是对的，这个函数设置与纹理对象关联的状态。

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glTexImage2D

为显卡上纹理的实际数据分配内存（并可选择上传）。它进一步指定了一些关于应该如何读取的元数据：它的宽度、高度、格式（GL_RGB、GL_RGBA 等......）。再说一遍，为什么我在之前的所有调用中都必须指定它是 GL_TEXTURE_2D 呢？另外，我想我可以理解为什么这包括一些元数据（而不是将所有纹理元数据调用卸载到 glTexParameter，因为这些是非常基本/非可选的信息位，但也有一些奇怪的参数看起来不应该成功了吗？哦，好吧...）

这是分配数据存储和（可选）上传纹理数据的内容（您可以在此处为数据提供 NULL，并选择稍后使用 glTexSubImage2D (...) 完成数据上传）。

您必须在此处指定纹理目标，因为有六种不同类型的纹理使用 2D 数据存储。说明这一点的最简单方法是立方体贴图。

立方体贴图的类型为GL_TEXTURE_CUBE_MAP，但您不能使用GL_TEXTURE_CUBE_MAP 上传其纹理数据——这很荒谬。相反，当立方体贴图绑定到 GL_TEXTURE_CUBE_MAP 时，您调用 glTexImage2D (...)，然后传递 GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X 之类的内容来指示您正在引用立方体贴图的 6 个 2D 面中的哪一个。

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glActiveTexture

这是我真的不明白的一点......所以我猜显卡只能有有限数量的“纹理单元”......什么是纹理单元？是不是只能有 N 个纹理缓冲区？还是只有 N 个纹理指针？或者（这是我最好的猜测......）给定的绘图调用只能主动读取 N 个指针？一旦我明白了，我必须在哪里/多久指定一次“活动纹理”？ glBindTexture 是否将绑定的纹理与当前活动的纹理相关联？还是反过来（绑定，然后设置为活动）？或者上传/分配显卡内存可以做到吗？

这是纹理绑定的额外间接级别（GL 并不总是有多个纹理单元，您必须执行多个渲染通道才能应用多个纹理）。

一旦引入了多纹理，绑定纹理实际上开始以这种方式工作：

glBindTexture (target, name)  =>  ATIU.targets [target].bound = name

Where:

  * ATIU is the active texture image unit
  * targets is an array of all possible texture types that can be bound to this unit
  * bound is the name of the texture bound to ATIU.targets [target]

自 OpenGL 3.0 以来的规则是，对于系统中的每个着色器阶段，您至少获得 16 个这样的规则。

此要求允许您有足够的绑定位置来为可编程管道的每个阶段（顶点、几何、片段 -- 3.x，曲面细分控制/评估 -- 4.0）维护一组 16 种不同的纹理。大多数实现只能在单个着色器调用中使用 16 个纹理（基本上是通过），但您总共可以选择 48 个 (GL3) 或 80 个 (GL4) 位置。

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sampler2D

现在我们开始讨论 glsl 的东西......所以，采样器是一种可以从着色器中引用纹理的东西。我可以通过 glGetUniformLocation 获取它的位置，所以我可以设置采样器引用的纹理 - 这是否对应于“活动纹理”？所以如果我想谈谈我指定为 GL_TEXTURE0 的纹理，我会调用 glUniform1i(location_of_sampler_uniform,0)？还是那两个不同的东西？

是的，GLSL 中的采样器存储与 GL_TEXTUREn 对应的索引，其中 n 是您分配给此制服的值。

请注意，这些不是常规制服，它们被称为opaque types（分配的值不能在运行时从着色器中更改/分配）。您不需要知道这一点，但如果出现问题，了解这一点可能会有所帮助：

   “为什么我不能在运行时为采样器动态选择纹理图像单元？” :)

在更高版本的 OpenGL 中，采样器实际上变成了state objects of their own。它们解耦了一些过去直接与纹理对象相关的状态，但与解释纹理数据的存储方式无关。解耦状态包括纹理环绕模式、最小/放大过滤器和 mipmap 级别。 Sampler 对象不存储数据。

每当您将采样器对象绑定到纹理图像单元时，就会发生这种解耦 - 这将覆盖每个纹理对象复制的上述状态。

如此有效，GLSL sampler* 既不引用纹理也不引用采样器；它引用了一个纹理图像单元（可能有一个或两个绑定到它的东西）。 GLSL 将根据声明的sampler 类型从该单元中相应地提取采样器状态和纹理数据。