从SDL2表面创建OpenGL纹理 - 像素值奇怪

Question

我正在尝试使用SDL2加载纹理，用于OpenGL渲染Wavefront Objects（目前在测试固定管线，但最终计划转移到着色器）。问题是，加载的纹理应用于四边形（以及使用纹理右下角的一小部分的模型）看起来像这样：

_{(来源: image-upload.de)}

这是我使用的纹理

图片在使用SDL函数绘制时加载正常，因此可能是转换为OGL纹理时出了问题。请注意，我启用了alpha混合，并且纹理仍然完全不透明-因此值不是完全随机的，也可能不是未初始化的内存。 这是我的代码，用于将表面转换（从各种教程和本站上的问题中拼凑而成）：

GLuint glMakeTexture(bool mipmap = false, int request_size = 0) { // Only works on 32 Bit Surfaces
    GLuint texture = 0;
    if ((bool)_surface) {
        int w,h;
        if (request_size) { // NPOT and rectangular textures are widely supported since at least a decade now; you should never need this...
            w = h = request_size;
            if (w<_surface->w || h<_surface->h) return 0; // No can do.
        } else {
            w = _surface->w;
            h = _surface->h;
        }

        SDL_LockSurface(&*_surface);
        std::cout<<"Bits: "<<(int)_surface->format->BytesPerPixel<<std::endl;

        Uint8 *temp = (Uint8*)malloc(w*h*sizeof(Uint32)); // Yes, I know it's 4...
        if (!temp) return 0;

        // Optimized code
        /*for (int y = 0; y<h; y++) { // Pitch is given in bytes, so we need to cast to 8 bit here!
            memcpy(temp+y*w*sizeof(Uint32),(Uint8*)_surface->pixels+y*_surface->pitch,_surface->w*sizeof(Uint32));
            if (w>_surface->w) memset(temp+y*w*sizeof(Uint32)+_surface->w,0,(w-_surface->w)*sizeof(Uint32));
        }
        for (int y = _surface->h; y<h; y++) memset(temp+y*w*sizeof(Uint32),0,w*sizeof(Uint32));
        GLenum format = (_surface->format->Rmask==0xFF)?GL_RGBA:GL_BGRA;*/

        // Naive code for testing
        for (int y = 0; y<_surface->h; y++)
            for (int x = 0; x<_surface->w; x++) {
                int mempos = (x+y*w)*4;
                SDL_Color pcol = get_pixel(x,y);
                temp[mempos] = pcol.r;
                temp[mempos+1] = pcol.g;
                temp[mempos+2] = pcol.b;
                temp[mempos+3] = pcol.a;
            }
        GLenum format = GL_RGBA;

        SDL_UnlockSurface(&*_surface);

        glGenTextures(1, &texture);
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
        if (mipmap) glTexParameteri(texture, GL_GENERATE_MIPMAP, GL_TRUE);
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, format, w, h, 0, format, GL_UNSIGNED_BYTE, temp);
        if (mipmap) glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
        else glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

        free(temp); // Always clean up...
    }
    return texture;
}

编辑：_surface实际上是一个指向SDL_Surface的std::shared_ptr。因此，在（解）锁定它时需要使用&*。

顺便说一下，SDL声称在我的机器上，表面格式为32位RGBA，我已经检查过了。

绑定纹理并绘制四边形的代码在这里：

glEnable(GL_TEXTURE_2D);
glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,_texture[MAP_KD]);

static bool once = true;
if (once) {
    int tex;
    glGetIntegerv(GL_TEXTURE_BINDING_2D, &tex);
    bool valid = glIsTexture(tex);
    std::cout<<tex<<" "<<valid<<std::endl;
    once = false;
}
glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
    //glColor3f(1.f,1.f,1.f);
    glNormal3f(0,1,0);
    glTexCoord2f(0.f,0.f); glVertex3f(0,0,0);
    glTexCoord2f(0.f,1.f); glVertex3f(0,0,1);
    glTexCoord2f(1.f,0.f); glVertex3f(1,0,0);
    glTexCoord2f(1.f,1.f); glVertex3f(1,0,1);
glEnd();

斧头后来从索引列表中绘制；这里的代码太长了，无法分享（而且除了纹理之外，它也很好用）。

我还尝试了许多教程中常见的幼稚方法，将_surface->pixels传递给glTexImage2D()，但那也没有帮助（而且我听说这是错误的方法，因为pitch！=width*BytesPerPixel通常不成立）。顺便说一下，“优化”代码被注释掉后看起来完全相同（正如预期的那样）。我为更好的测试编写了下面的部分。将所有像素设置为特定颜色或使纹理部分透明都能按预期工作，因此我认为OpenGL正确加载了temp中的值。可能是我的SDL2表面内存布局的理解出了问题。

最终编辑：解决方案（重置GL_UNPACK_ROW_LENGTH是关键，感谢Peter Clark）：

GLuint glTexture(bool mipmap = false) {
    GLuint texture = 0;
    if ((bool)_surface) {
        GLenum texture_format, internal_format, tex_type;
        if (_surface->format->BytesPerPixel == 4) {
            if (_surface->format->Rmask == 0x000000ff) {
                texture_format = GL_RGBA;
                tex_type = GL_UNSIGNED_INT_8_8_8_8_REV;
            } else {
                texture_format = GL_BGRA;
                tex_type = GL_UNSIGNED_INT_8_8_8_8;
            }
            internal_format = GL_RGBA8;
        } else {
            if (_surface->format->Rmask == 0x000000ff) {
                texture_format = GL_RGB;
                tex_type = GL_UNSIGNED_BYTE;
            } else {
                texture_format = GL_BGR;
                tex_type = GL_UNSIGNED_BYTE;
            }
            internal_format = GL_RGB8;
        }

        int alignment = 8;
        while (_surface->pitch%alignment) alignment>>=1; // x%1==0 for any x
        glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,alignment);

        int expected_pitch = (_surface->w*_surface->format->BytesPerPixel+alignment-1)/alignment*alignment;
        if (_surface->pitch-expected_pitch>=alignment) // Alignment alone wont't solve it now
            glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH,_surface->pitch/_surface->format->BytesPerPixel);
        else glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH,0);

        glGenTextures(1, &texture);
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);

        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, internal_format, _surface->w, _surface->h, 0, texture_format, tex_type, _surface->pixels);
        if (mipmap) {
            glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
        } else {
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_BASE_LEVEL, 0);
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_LEVEL, 0);
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
        }
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

        glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,4);
        glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH,0);
    }
    return texture;
}

- Autolykos

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我从这个讨论中得到了这个信息：http://www.gamedev.net/topic/184477-sdl_surface-to-opengl-texture/ - 可能是错误的，但这并不能解释崩溃。 - Autolykos

谢谢提供的信息，我想我找到了一个解决方案，已经编辑了我的回答。 - Peter Clark

我的回答中有一个打字错误 - align 应该是最大的2的幂，而不是最小的（否则它总是为1）。这不应该修复崩溃，但对于性能来说是一个重要的修复。 - Peter Clark

不，这确实是NVidia的错误信息。它唯一显示的其他内容是“错误代码1”（可能没有帮助）。当在调试器中逐步执行代码时，它不会立即崩溃。具体发生的是屏幕开始闪烁，应用程序约半秒钟无响应，然后出现NVidia错误消息。 - Autolykos

更新了我的回答，包括有关创建“完整”纹理的详细信息。 - Peter Clark

Answer 1

像素存储对齐

您需要使用 glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, [1,2,4,8])来告诉OpenGL图像的对齐方式。这将是pitch的最大2的幂次方除数，最高为8。如果它不是接受的值之一，则可能还需要设置GL_UNPACK_ROW_LENGTH - 请参见此答案以获取更多详细信息和建议。需要注意的一点是，GL_UNPACK_ROW_LENGTH是像素中的行长度，而SDL_Surface::pitch是字节中的行长度。除此之外，还要确保内部格式、格式和像素类型与SDL_Surface包含的内容相匹配。关于此主题的更多资源。

"完整"纹理

当未使用mipmaps时，您也没有创建完整的纹理。要创建一个“完整”的纹理（准备好读取或写入），没有mipmaps，您必须指定最大mipmap级别为0（基础图像）使用glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_LEVEL, 0)，因为默认值为1000。

只需注意：您正在使用glTexParameteri(texture, GL_GENERATE_MIPMAP, GL_TRUE)来自动生成mipmaps。虽然这应该可以工作（虽然我不熟悉它），但是请注意，此方法已被弃用，现代OpenGL更推荐使用glGenerateMipmaps。

一个可能的解决方案

// Load texture into surface...
// Error check..
// Bind GL texture...

// Calculate required align using pitch (largest power of 2 that is a divisor of pitch)

glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, align);
//glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, row_length); // row_length = pitch / bytes_per_pixel

glTexImage2D(
  GL_TEXTURE_2D, 
  0, 
  internal_format,
  sdl_surface->w,
  sdl_surface->h,
  0, 
  format,
  pixel_type, 
  sdl_surface->pixels);
// Check for errors

if(use_mipmaps)
{
  glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
  // Check for errors

  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, /* filter mode */);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, /* filter mode */);
  // Check for errors
}
else
{
  // This makes the texture complete 
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_BASE_LEVEL, 0);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_LEVEL, 0);

  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, /* filter mode */);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, /* filter mode */);
  // Check for errors
}

// Potentially reset GL_UNPACK_ALIGNMENT and/or GL_UNPACK_ROW_LENGTH to their default values
// Cleanup

错误检查

请注意，在我标记为“检查错误”的位置添加一些glGetError()的错误检查并不是个坏主意。如果出现错误，您可以打印错误信息，然后设置断点/断言。通常我使用一个宏来进行此操作，以便在发布版本中禁用大部分错误检查，例如：

#ifdef MYPROJ_GRAPHICS_DEBUG
#define ASSERT_IF_GL_ERROR \
{ \
  GLenum last_error = glGetError(); \
  if(last_error != GL_NO_ERROR); \
  { \
    printf("GL Error: %d", last_error); \
  } \
  __debugbreak(); // Visual Studio intrinsic - other compilers have similar intrinsics
} 
#else
#define ASSERT_IF_GL_ERROR
#endif

始终进行错误检查是个好习惯，这可能会揭示一些有关发生了什么的信息。不过，由于它听起来像是在某些未定义的行为后驱动程序崩溃，所以在这种情况下可能不会产生作用。

一个可能的替代方案

值得一提的是，在回答这个问题之前，我不知道这个问题。我没有遇到过这个问题，因为我一般使用stb_image来加载纹理。我提出这个建议的原因是，在stb_image的文档中，它声明“无论格式如何，图像扫描线或像素之间都没有填充。”，这意味着stb_image会为您处理它。如果您可以控制要加载的图像（比如如果您正在制作游戏并且控制资产的创建），那么stb_image是另一个图像加载选项。

- Peter Clark

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是的，这是许多教程中发现的简单但不正确的解决方案。它在某些机器上可以工作，但其他机器在表面线之间有填充字节。在我的Windows机器上，这段代码只会崩溃，并显示OpenGL消息“太多错误”。我现在无法在Linux机器上测试它，但我可以明天发布结果。 - Autolykos

我可以在Linux机器上测试您的解决方案，它不会崩溃，只是显示白色纹理（即使我设置了MAX_LEVEL和BASE_LEVEL）。使用中间缓冲区的版本在两个系统上看起来都一样（就像屏幕截图上的那样）。我现在没有使用mipmaps，但感谢您提供新方法的提示。STB看起来也很有趣；我一定会尝试一下。 - Autolykos

找到原因了。将GL_UNPACK_ROW_LENGTH显式地设置为零（而不是pitch）就解决了问题。可能SDL在某个地方设置了该值，但“忘记”重置它。由于你指引我正确的方向，我会接受你的答案（并在解决了mipmaps和不同图像格式后发布一个可工作的示例）。 - Autolykos

@Autolykos 有趣。如果你只设置pitch，我认为可能不起作用，因为SDL文档将pitch定义为“一行像素的长度（以字节为单位）”，而GL_ROW_LENGTH应该是“一行中的像素数。”。我之前也没有注意到这一点，直到我去尝试弄清楚原因。将行长度设置为正确的值应该可以解决问题 - 即使在这种情况下显然不是必需的（因为只需对齐即可）。我会更新我的答案。 - Peter Clark

@Autolykos 注意，上面的评论假设您在找到解决方案时正在使用SDL。如果您正在使用STB并将其设置为STB的pitch（仅宽度），我不确定为什么那样不起作用（尽管使用STB是不必要的）。 - Peter Clark