将纹理映射到球体上的OpenGL操作

Question

我有一个OpenGL程序，想要用地球位图纹理球体。我在Blender中准备了网格并将其导出为OBJ文件。程序正确加载了适当的网格数据（顶点、UV和法线），以及正确加载了位图-我通过将它纹理到立方体上进行了检查。

我的程序正在对球体进行纹理，但结果不正确（或者不符合我的预期）。这个球体的每个三角形都包含一份畸形的位图副本。我检查了位图，UV似乎没问题。我尝试了许多大小的位图（2的幂次方、2的倍数等）。

以下是纹理内容： 我程序的截图（好像忽略了我的UV坐标）： 我在Blender中完成的UV映射如下： 加载纹理后设置纹理的代码（除了添加纹理到VBO的代码-我认为它没问题）：

  GLuint texID;
  glGenTextures(1,&texID);
  glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texID);
  glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RGB,width,height,0,GL_BGR,GL_UNSIGNED_BYTE,(GLvoid*)&data[0]);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_CLAMP);

需要额外的代码来正确映射这个纹理吗？

[编辑] 初始化纹理（之前提供的代码在LoadTextureBMP_custom()函数中）

bool Program::InitTextures(string texturePath)
{
  textureID = LoadTextureBMP_custom(texturePath);
  GLuint TBO_ID;
  glGenBuffers(1,&TBO_ID);
  glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,TBO_ID);
  glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,uv.size()*sizeof(vec2),&uv[0],GL_STATIC_DRAW);
  return true;
}

我的主循环：

bool Program::MainLoop()
{
  bool done = false;
  mat4 projectionMatrix;
  mat4 viewMatrix;
  mat4 modelMatrix;
  mat4 MVP;

  Camera camera;
  shader.SetShader(true);

  while(!done)
  {
    if( (glfwGetKey(GLFW_KEY_ESC)))
      done = true;
    if(!glfwGetWindowParam(GLFW_OPENED))
      done = true;

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    // Tutaj przeksztalcenia macierzy
    camera.UpdateCamera();
    modelMatrix = mat4(1.0f);
    viewMatrix = camera.GetViewMatrix();
    projectionMatrix = camera.GetProjectionMatrix();
    MVP = projectionMatrix*viewMatrix*modelMatrix;
    // Koniec przeksztalcen

    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,textureID);

    shader.SetShaderParameters(MVP);

    SetOpenGLScene(width,height);

    glEnableVertexAttribArray(0); // Udostepnienie zmiennej Vertex Shadera => vertexPosition_modelspace
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,VBO_ID);
    glVertexAttribPointer(0,3,GL_FLOAT,GL_FALSE,0,(void*)0);

    glEnableVertexAttribArray(1);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,TBO_ID);
    glVertexAttribPointer(1,2,GL_FLOAT,GL_FALSE,0,(void*)0);

    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,vert.size());

    glDisableVertexAttribArray(0);
    glDisableVertexAttribArray(1);

    glfwSwapBuffers();
  }
  shader.SetShader(false);

  return true;
}

VS:

#version 330

layout(location = 0) in vec3 vertexPosition;
layout(location = 1) in vec2 vertexUV;
out vec2 UV;

uniform mat4 MVP;

void main()
{
  vec4 v = vec4(vertexPosition,1.0f);
  gl_Position = MVP*v;
  UV = vertexUV;
}

FS:

#version 330

in vec2 UV;
out vec4 color;

uniform sampler2D texSampler; // Uchwyt tekstury

void main()
{
  color = texture(texSampler, UV);
}

- CppMonster

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看起来像是UV映射的问题。你确定模型中的UV坐标正确吗？也就是说，在Blender中看起来正常吗？ - manabreak

你的UV值范围是多少？ - Alnitak

请注意，该纹理不适合在球体上进行贴图。您需要一个已经被拉伸成圆柱形地图的纹理，就像这个 - http://paulbourke.net/geometry/transformationprojection/earth.jpg - Alnitak

@Alnitak：实际上，OP的纹理拓扑结构更适合球体而不是墨卡托地图。这与球体的拓扑性质有关，只有至少使用两个单独的流形，才能将其映射到二维有界流形中。试图将一个有界的二维流形伸展成一个球体会产生奇点，也被称为极点。 - datenwolf

@datenwolf表示如果您有无限分辨率，则为真；然而OP的纹理在地球边缘会迅速失去分辨率。我看到的最好的给球体贴图的方法是从一个常规多面体构建球体，每个面的纹理都不同，然后再将这些面变形以形成球体。 - Ron Warholic

Answer 1

我没有进行过专业的GL编程，但我已经在使用3D软件方面有很多经验。

• 你的UV可能有问题
• 你的纹理不适合投影到球体上
• 考虑到UV有问题，你可能也要检查一下法线
• 考虑使用等边球体而不是普通球体以更有效地使用多边形

你目前正在使用平面纹理和平面映射，这可能会给你带来非常丑陋的结果，因为在“外部”周长处分辨率非常低，并且在两个投影相遇处很可能会出现难看的接缝伪影，如果你想...旋转行星之类的话。

请注意，你不必拥有任何特定的UV映射，它只需要与几何正确即可，但现在看起来并不正确。球形映射将照顾其余部分。由于大多数地球纹理都在适当的投影中，你可能也可以使用柱面映射。

- dtech

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我已经使用其他模型测试了我的程序，并且它以相同的方式工作，将纹理的一个实例映射到模型的每个三角形上。感谢您清晰的建议。 - CppMonster

@CppMonster - 看起来你没有UV，例如所有的UV都占据了整个空间并且重叠在一起，而不是像需要的那样对齐在一个平面网格中。你是自己提供UV坐标吗？也许你没有提供，所以你看到的是默认行为，例如每个面都填满了整个纹理空间。 - dtech

我下载了简单的.obj模型（带有UV贴图）并尝试使用它们。但是出现了同样的问题，每个面（三角形）只有一个纹理。也许代码有问题... - CppMonster

也许UV已经存在，但着色器无法正确获取数据。在这方面我还不能提供太多帮助，因为我计划在后面使用GL。我猜为了实验的缘故，你可以尝试传递UV数据并将其渲染到平面上，以查看它实际代表的内容...进行可视化调试。 - dtech

Answer 2

最终，我找到了答案。错误在这里：

。

bool Program::InitTextures(string texturePath)
{
  textureID = LoadTextureBMP_custom(texturePath);
  // GLuint TBO_ID; _ERROR_
  glGenBuffers(1,&TBO_ID);
  glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,TBO_ID);
  glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,uv.size()*sizeof(vec2),&uv[0],GL_STATIC_DRAW);
}

这是Program类声明的部分：

class Program
{
 private:
  Shader shader;
  GLuint textureID;

  GLuint VAO_ID;
  GLuint VBO_ID;
  GLuint TBO_ID; // Member covered with local variable declaration in InitTextures()
  ...
}

我错误地声明了本地变量TBO_ID，覆盖了类作用域中的TBO_ID。UV以低精度生成，接缝很糟糕，但这不是问题。

我必须承认，我提供的信息太少了，无法提供帮助。我应该把 Program 类的所有代码放在这里。感谢所有尝试过的人。

- CppMonster