OpenGL纹理坐标在像素空间中的含义

Question

我正在开发一个使用OpenGL ES 2进行绘制的iPhone应用程序。通常情况下，纹理坐标被定义在0-1范围内，但出于可读性的考虑，我希望将它们从0-1023（我的TextureAtlas大小）进行映射。

我看过一些定义了这种坐标的示例代码，但没能找出之前调用了哪些方法来实现这个目的。可能涉及到glMatrixMode(GL_TEXTURE)，但我不确定如何实现。

我的最终目标是像这样实现，其中我将在atlas中使用的纹理位于左上角的48px正方形中：

GLshort texcoords[]={
  48,48,
  0,48,
  48,0,
  0,0,
};
glVertexAttribPointer(ATTRIB_TEXTUREPOSITON, 2, GL_SHORT, 0, 0, texcoords);
glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_TEXTUREPOSITON);

- Sam

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还有一件事……确保在着色器的顶部有 precision highp float;。 如果您的纹理大于1024x1024，则mediump无法为您提供足够的精度来对纹理中的每个像素进行采样。 - Danny Dulai

Answer 1

这个问题被问过几次，但我手头没有链接，所以给一个快速粗略的解释。假设纹理宽度为8像素：

 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
 ^   ^   ^   ^   ^   ^   ^   ^   ^
0.0  |   |   |   |   |   |   |  1.0
 |   |   |   |   |   |   |   |   |
0/8 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 8/8

数字表示纹理的像素，条形线表示纹理的边缘，在最近过滤情况下是像素之间的边界。然而您希望命中像素的中心。因此，您需要关注纹理坐标。

对于宽度为N的纹理中的像素i，其适当的纹理坐标为(2i+1)/(2N)。

但是，如果您想要完全将纹理与屏幕像素对齐，请记住，您指定的坐标并不是四边形的像素，而是边缘，这取决于投影可能会与屏幕像素的边缘对齐，而不是中心，因此可能需要其他纹理坐标。

- datenwolf

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一般来说，我的问题更多地是关于是否可以将纹理定义为像素。我并没有在使用范围为0-1的浮点数时出现对齐像素完美精度的问题，但如果可能的话，我希望提供实际像素值，以便代码可读性更强（就像我原来问题中的示例代码）。 - Sam

在OpenGL ES 2.0中，既没有提供纹理矩形也没有提供texelFetch函数。 - Dr. Snoopy

@Matias：哦，你说得对。完全忘记了OP在那个平台上。那么，OP必须通过0..1范围的纹理坐标来实现texel访问。 - datenwolf

所以澄清一下，除非您使用1.1而不是2.0，否则无法实现这个操作？ - Sam

@manatttta：不，我觉得你可能把它和向上取整的整数除法公式搞混了……虽然它们看起来相似。试着自己推导一下，你就会明白为什么要加上那个+1了。 - datenwolf

Answer 2

我花费了1个小时寻找直观的图像，但令人惊讶的是没有人画过。所以我自己画了一个。

给定4个像素纹理，规范化的纹理坐标[0,1]，未规范化的纹理坐标[0，宽度)，gl_FragCoord[0，宽度]如下：

参考资料

1. 《OpenGL ES 3.1规范》第270页https://www.khronos.org/registry/gles/specs/3.1/es_spec_3.1.pdf
2. https://www.opengl.org/sdk/docs/man/html/gl_FragCoord.xhtml
3. https://www.opengl.org/wiki/Sampler_(GLSL)

- Huang Dongsung

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这很有用，因为texelFetch在GLSL 3.0中得到支持。 - zhy

看起来这张图片有一个错别字，Norm tex coord 应该是 0.125 到 0.875。 - Denis Golovkin

Answer 3

原来在OpenGl ES 2中可以实现这个功能。下面是我完成它的方法：

片段着色器：

precision mediump float; 
varying vec2 v_texCoord;
uniform sampler2D textureSample;
uniform float texScale;
void main()
{
    vec2 mult=(2.0*v_texCoord - 1.0)/(2.0*texScale);
    gl_FragColor = texture2D(textureSample,mult);
}

Obj-C:

GLshort texCoords[]={
    512,512,
    0,512,
    512,0,
    0,0,
};
GLfloat textureWidth = 512.0; //texture size, assumed square, power of 2
texCoordLoc = glGetAttribLocation ( program, "a_texCoord");
GLuint textureScale = glGetUniformLocation ( program, "texScale");
glUniform1f(textureScale, textureWidth);
glVertexAttribPointer ( texCoordLoc, 2, GL_SHORT, GL_FALSE, 0, texCoords);

如果有人对这个在性能方面的运作方式有评论，我会很感兴趣。

- Sam

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好的，你不需要在每一帧都调用glGetAttribLocation/glGetUniformLocation。将结果保存在一个变量中即可。但我猜性能差异微乎其微。 - fabspro

在片段着色器中进行除法运算可能是个好主意，因为这样可以尽量减少操作次数。也就是说，可以计算出统一变量a和b，使得定义mult的线路变成“vec2 mult = a * v_texCoord + b;”。建议在Obj-C端进行此操作。 - tjltjl

@Sam，为什么这个会起作用，你的纹理坐标是(2i-1)/2N？ - james