OpenGL纹理映射入门：纹理坐标与纹理过滤

# 1. 理解OpenGL纹理映射

### 1.1 什么是纹理映射？

在计算机图形学中，纹理映射是一种将二维或三维纹理映射到几何图元表面的技术。通过在图元表面上展示纹理，可以实现更加逼真的视觉效果，使物体表面呈现出木纹、大理石、金属等各种质感，从而增强图像的细节和真实感。

### 1.2 OpenGL中的纹理映射概述

在OpenGL中，纹理映射是一种基本的图形渲染技术，通过给定的纹理坐标，可以将纹理映射到几何图元上。OpenGL提供了丰富的接口和功能来支持纹理映射，开发者可以根据需求灵活地使用这些功能实现各种视觉效果。

### 1.3 纹理映射的作用与应用

纹理映射不仅可以增强图形的真实感和细节，还可以提高图形渲染的效率。在实际应用中，纹理映射被广泛应用于游戏开发、虚拟现实、计算机辅助设计等领域，为用户呈现更加逼真的视觉体验，同时也为开发者提供了更多的创作可能性。

# 2. 纹理坐标的基本概念

纹理坐标在OpenGL中扮演着至关重要的角色，它们定义了纹理在几何图形表面上的映射方式。在本章中，我们将深入了解二维纹理坐标系统的基本概念，以及在OpenGL中如何定义和应用纹理坐标。

### 2.1 二维纹理坐标系统

纹理坐标系统使用二维坐标`(s, t)`来定位纹理上的像素点。通常情况下，纹理坐标的范围是从`(0, 0)`到`(1, 1)`，对应着纹理的整个范围。纹理坐标系统以左上角为原点，沿着水平方向为`s`轴正方向，垂直方向为`t`轴正方向。

### 2.2 纹理坐标的范围与取值

在OpenGL中，纹理坐标的范围可以超出`(0, 0)`到`(1, 1)`的范围，这样做会对纹理进行平铺或拉伸。纹理坐标的取值可以是任意实数，这为纹理的平铺、旋转、缩放等操作提供了可能。

### 2.3 在OpenGL中定义纹理坐标

在OpenGL中，纹理坐标可以通过顶点着色器传递给片段着色器，也可以在片段着色器内部计算。通过在顶点数据中增加纹理坐标信息，并在着色器中将其传递给片段着色器，我们可以实现纹理在几何图形表面上的映射。

纹理坐标的传递和计算，是纹理映射的核心概念之一，而纹理坐标的规范化、变换和映射方式将在后续章节中进一步讨论。

# 3. 纹理加载与映射

在OpenGL中，纹理加载与映射是实现图形渲染中关键的步骤之一。通过加载纹理，我们可以为几何图形添加色彩、细节和真实感，从而提升渲染效果。下面将介绍纹理加载与映射的基本过程以及相关的API调用。

#### 3.1 加载纹理的基本步骤

加载纹理的基本步骤如下：
1. 读取纹理图像数据：可以是从文件中读取，也可以程序生成。
2. 创建纹理对象：使用OpenGL提供的API函数创建一个纹理对象，并为其分配内存空间。
3. 设置纹理参数：配置纹理的各种参数，例如纹理缩小放大方式、纹理环绕方式等。
4. 将纹理数据传输至纹理对象：将读取到的纹理图像数据传输至纹理对象中，供OpenGL渲染使用。

#### 3.2 纹理映射的相关API调用

在OpenGL中，一些常用的纹理映射相关API调用包括：
- `glGenTextures()`：生成纹理对象。
- `glBindTexture()`：绑定纹理对象到当前的纹理目标。
- `glTexParameteri()`：设置纹理参数，比如纹理缩小和放大时的过滤方式。
- `glTexImage2D()`：将纹理图像数据传输至纹理对象。

#### 3.3 示例：在OpenGL中进行简单的纹理映射

下面是一个简单的使用OpenGL进行纹理映射的示例代码（使用Python语言和PyOpenGL库）：

import pygame
from pygame.locals import *
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *

# 初始化Pygame
pygame.init()
display = (800