基于Android平臺(tái)的紋理映射分析與實(shí)現(xiàn)

胡顧飛 湯文兵 朱成亮

（安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

引言

紋理映射的本質(zhì)是對(duì)三維物體進(jìn)行二維參數(shù)化，即先求得三維物體表而上任一點(diǎn)的二維(u，v)參數(shù)值，進(jìn)而得到該點(diǎn)的紋理值，最終生成三維圖形表而上的紋理圖案。在光滑曲而上添加紋理圖案的核心問題是映射，因此紋理問題可以簡(jiǎn)化為從一個(gè)坐標(biāo)系到另一個(gè)坐標(biāo)系的變換。總的來說，紋理映射技術(shù)是一種使建立的3D模型更接近現(xiàn)實(shí)物體的技術(shù)。

1 紋理映射基本原理

紋理生成過程實(shí)質(zhì)上是將所定義的紋理映射為反映某種三維景物表面的屬性（與光照明模型及表面幾何有關(guān)的各種參數(shù)，如表面法向、漫/鏡面反射率等），并參與后續(xù)的光照明計(jì)算。

二維紋理映射就是從二維紋理平面到三維物體表面的映射。一般二維紋理平面是有范圍限制的,在這個(gè)平面區(qū)域內(nèi)，每點(diǎn)都可用數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)，從而可以離散的分離出每點(diǎn)的灰度值和顏色值，這個(gè)平面區(qū)域稱為紋理空間，一般將紋理空間的平面區(qū)域定義在[0,1]*[0,1]。紋理映射是確定物體表面一點(diǎn)P在紋理空間中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)(u,v)，從而紋理空間中的點(diǎn)(u,v)處的紋理值就是物體表面點(diǎn)P的紋理屬性。建立紋理空間與景物空間及景物空間與屏幕空間之間的映射關(guān)系：

圖1 紋理映射

景物表面的紋理屬性主要有以下幾種：表面顏色，即表面的漫反射率；鏡面反射分量，即表面的鏡面反射率；透明度；表面法向，即撓動(dòng)表面法向來產(chǎn)生表面的凹凸紋理；環(huán)境的漫反射和鏡面反射效果；光源強(qiáng)度和色彩分布。

根據(jù)紋理定義域的不同，可分為而為二維和三維紋理，由于本文是基于Android平臺(tái)的，考慮到效率和資源問題，主要給出了二維紋理的模型，對(duì)三維紋理映射技術(shù)就不再討論了。

2 紋理映射的實(shí)現(xiàn)

本節(jié)將通過在一個(gè)立方體各個(gè)面貼上圖片來介紹Android平臺(tái)下基于OpenGL ES的紋理映射有關(guān)的內(nèi)容：定義紋理、控制濾波、說明映射方式、繪制場(chǎng)景，給出頂點(diǎn)的紋理坐標(biāo)和幾何坐標(biāo)。

首先，我們通過Android平臺(tái)的OpenGL ES庫(kù)來創(chuàng)建一個(gè)紋理，并使用圖片來生成一個(gè)紋理，過程如下：

通過以上過程，我們便成功地創(chuàng)建了一個(gè)紋理。

為了能有更好的效果，我們還需要設(shè)置在OpenGL現(xiàn)實(shí)圖像時(shí)，它放大得比原始紋理大（GL_TEXTURE_MAG_FILTER）或縮小得比原始紋理小（GL_TEXTURE_MIN_FILTER）時(shí)OpenGL所采用的濾波方式。以下過程是我們?cè)O(shè)置的線性濾波：//設(shè)置線性濾波

與之對(duì)應(yīng)的，關(guān)閉紋理過程如下：

為了將紋理正確的映射到四邊形上，必須將紋理的右上角映射到四邊形的右上角，紋理的左上角映射到四邊形的左上角，紋理的右下角和左下角亦是如此。因?yàn)椋绻成溴e(cuò)誤的話，圖像顯示時(shí)可能上下顛倒，側(cè)向一邊或者什么都沒有。下面是我們對(duì)立方體的每一個(gè)面所設(shè)置的紋理映射數(shù)據(jù)：

設(shè)置好這些映射數(shù)據(jù)之后，可以通過glTex－CoordPointer將紋理綁定到要繪制的物體上。過程如下：

最后，將其繪制到屏幕上即可。效果圖2如圖所示：

圖2 紋理映射效果

3 結(jié)束語

本文通過對(duì)紋理映射的基本原理進(jìn)行了分析，并在Android平臺(tái)中利用Opengl ES圖形庫(kù)對(duì)紋理映射技術(shù)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

由于本文利用的是Android應(yīng)用層封裝后的Opengl ES圖形庫(kù)，在效率上欠佳，以后的主要工作是通過Android NDK對(duì)Opengl ES進(jìn)行原生態(tài)開發(fā)，進(jìn)而提高實(shí)現(xiàn)效率。

[1]李增忠.紋理映射技術(shù)的研究[D].中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù),2005.

[2](美)Shane Conder.Android 移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社,2010.

[3]楊豐盛.Android應(yīng)用開發(fā)揭秘[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.