OpenGL ES 1. Как наложить несколько текстур на один полигон

Иногда бывает необходимо нанести последовательно несколько текстур на один полигон в виде слоёв с регулируемой прозрачностью. Делается это с помощью смешивания цветов различных текстур. Для решения этой задачи нужно определить несколько материалов с различным значением альфа компоненты отраженного света и загрузить в память несколько текстур. Рассмотрим пример. Предположим, у нас загружены в память три текстуры с именами name1, name2, name3. Изображение первой текстуры представляет из себя красные вертикальные полосы, второй-зелёные горизонтальные полосы, а третьей - синий круг.

 

Определим три материала для текстурирования. Первый материал сделаем непрозрачным с альфа-компонентой диффузного света = 1. Подготовим буфер для этого материала:

ByteBuffer b1 = ByteBuffer.allocateDirect(16);
b1.order(ByteOrder.nativeOrder());
FloatBuffer diffusematerialBuffer1 = b1.asFloatBuffer();
float [] diffusematerialArray1={0.8f, 0.8f, 0.8f, 1}; //альфа=1
diffusematerialBuffer1.put(diffusematerialArray1);
diffusematerialBuffer1.position(0);

 

Аналогично зададим ещё два полупрозрачных материала с альфа=0.5:

ByteBuffer b2 = ByteBuffer.allocateDirect(16);
b2.order(ByteOrder.nativeOrder());
FloatBuffer diffusematerialBuffer2 = b2.asFloatBuffer();
float [] diffusematerialArray2={0.8f, 0.8f, 0.8f, 0.5f};
diffusematerialBuffer2.put(diffusematerialArray2);
diffusematerialBuffer2.position(0);

ByteBuffer b3 = ByteBuffer.allocateDirect(16);
b3.order(ByteOrder.nativeOrder());
FloatBuffer diffusematerialBuffer3 = b3.asFloatBuffer();
float [] diffusematerialArray3={0.8f, 0.8f, 0.8f, 0.5f};
diffusematerialBuffer3.put(diffusematerialArray3);
diffusematerialBuffer3.position(0);

Текстуры будем наносить текстуры на квадрат, лежащий в плоскости Z=-3 и имеющий координаты угловых точек A (x=-1,y=-1), B (x=1,y=-1), C(x=1,y=1), D(-1,1):

 

 

Порядок обхода вершин квадрата выберем от точки A до точки D против часовой стрелки, т.е. A-B-C-D. Заполним буфер координат вершин, соответствующий правилу обхода:

ByteBuffer b4 = ByteBuffer.allocateDirect(48);
b4.order(ByteOrder.nativeOrder());FloatBuffer vertexBuffer = b4.asFloatBuffer();
float [] vertexArray={-1,-1,-3, 1,-1,-3, 1,1,-3, -1,1,-3};
vertexBuffer.put(vertexArray);
vertexBuffer.position(0);

Вспомним, что направления осей S и T текстурных координат отсчитываются от левого верхнего угла картинки текстуры. Заполним буфер координат текстур по выбранному правилу обхода:

ByteBuffer b5 = ByteBuffer.allocateDirect(32);
b5.order(ByteOrder.nativeOrder());FloatBuffer texcoordBuffer = b5.asFloatBuffer();
float [] texcoordArray={0,1, 1,1, 1,0, 0,0};
texcoordBuffer.put(texcoordArray);
texcoordBuffer.position(0);
Выполним команды для установки необходимых параметров состояния OpenGL:

// разрешим использовать освещение
gl.glEnable(GL10.GL_LIGHTING);
// включаем источник света с номером 0,

// по умолчанию он находится в начале координат
gl.glEnable(GL10.GL_LIGHT0);

// разрешим использование двумерных текстур
gl.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D);
// включим использование альфа-компоненты света
gl.glEnable(GL10.GL_ALPHA);
// включим смешивание цветов
gl.glEnable(GL10.GL_BLEND);
// устанавливаем режим смешивания цветов

// для регулировки прозрачности с помощью альфа-компоненты
gl.glBlendFunc(GL10.GL_SRC_ALPHA, GL10.GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

// включаем использование массивов (буферов) координат вершин
gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
// указываем программе, что в буфере vertexBuffer содержатся координаты вершин
gl.glVertexPointer(3,GL10.GL_FLOAT,0,vertexBuffer);

// включаем использование массивов (буферов) координат текстур
gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
// указываем программе, что в буфере texcoordBuffer содержатся координаты текстур

gl.glTexCoordPointer(2,GL10.GL_FLOAT,0,texcoordBuffer);

 

Нарисуем наш квадрат три раза.

Сначала включим диффузный свет первого материала:

gl.glMaterialfv(GL10.GL_FRONT_AND_BACK,

GL10.GL_DIFFUSE, diffusematerialBuffer1);

Затем сделаем активной первую текстуру (вертикальные красные полосы):

gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, name1);
Нарисуем квадрат с использованием первой текстуры:

gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_FAN,0,4);

Повторим процедуру для второго материала и второй текстуры (горизонтальные зелёные полосы):

gl.glMaterialfv(GL10.GL_FRONT_AND_BACK, GL10.GL_DIFFUSE, diffusematerialBuffer2);
gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, name2);
gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_FAN,0,4);

 

Получим такое изображение:

Теперь нарисуем поверх этой картинки третью текстуру (синий круг) с использованием третьего материала:

gl.glMaterialfv(GL10.GL_FRONT_AND_BACK,
GL10.GL_DIFFUSE, diffusematerialBuffer3);
gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, name3);
gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_FAN,0,4);

Результат будет такой:

Интенсивность каждой текстуры можно регулировать путем изменения альфа-компоненты соответствующего материала. Для примера, уменьшим альфа-компоненту второго материала с 0.5 до 0.2, т.е. сделаем второй слой более прозрачным:

diffusematerialArray2={0.8f, 0.8f, 0.8f, 0.2f};

При этом яркость второй текстуры, содержащей зелёные полосы заметно уменьшится:

 

Главным преимуществом данного подхода является его простота и гибкость, позволяющая наложить на один полигон сколько угодно текстур. Заметьте, что мы просто выполняем несколько раз рисование одного и того же полигона переключаясь между текстурами и материалами. При этом не требуется многократная загрузка координат вершин и текстур в буферы и повторная передача их в OpenGL командами glVertexPointer и glTexCoordPointer.

Существует другая, более сложная для понимания, техника наложения нескольких текстур на один полигон и называется она "мультитекстура". Она позволяет отобразить множество текстур на одном полигоне за один цикл рисования, т.е. за один вызов команды glDrawArrays. Однако, по сравнению с одиночной текстурой, мультитекстура занимает в несколько раз больше видеопамяти. Кроме того, эффект освещения при использовании мультитекстуры значительно ослабевает. На практике я применял обе техники на поверхности, состоящей из нескольких тысяч вершин, и не заметил заметного преимущества мультитекстуры в части скорости рендинга. Поэтому мультитекстура здесь рассматриваться не будет.