之前的小节，我们显示了使用木箱子外观的三角形，纹理可以极大丰富物体的表现，在这节中，我们将介绍一张图像是如何做为纹理进行显示的，最终实现下图效果：
首先，我们拥有一张.tga格式的图片，tga文件头结构如下：
1 #pragma pack(1)
2 typedef struct
3 {
4 char identsize; // Size of ID field that follows header (0)
5 char colorMapType; // 0 = None, 1 = paletted
6 char imageType; // 0 = none, 1 = indexed, 2 = rgb, 3 = grey, +8=rle
7 unsigned short colorMapStart; // First colour map entry
8 unsigned short colorMapLength; // Number of colors
9 unsigned char colorMapBits; // bits per palette entry
10 unsigned short xstart; // image x origin
11 unsigned short ystart; // image y origin
12 unsigned short width; // width in pixels
13 unsigned short height; // height in pixels
14 char bits; // bits per pixel (8 16, 24, 32)
15 char descriptor; // image descriptor
16 } TGAHEADER;
17 #pragma pack(pop)
第1行和第17行的作用将头结构按1字节内存对齐，然后进行文件读取，获取到图像的颜色数据：
1 bool CTGAImage::Load(const char *filename)
2 {
3 FILE *pFile; // File pointer
4 short sDepth; // Pixel depth;
5
6 // Attempt to open the file
7 pFile = fopen(filename, "rb");
8 if (pFile == NULL)
9 {
10 printf("Openfile %s failed\n", filename);
11 return false;
12 }
13 // Read in header (binary)
14 fread(&_TgaHeader, 18 /* sizeof(TGAHEADER)*/, 1, pFile);
15
16 // Get width, height, and depth of texture
17 _Width = _TgaHeader.width;
18 _Height = _TgaHeader.height;
19 sDepth = _TgaHeader.bits / 8;
20
21 // Put some validity checks here. Very simply, I only understand
22 // or care about 8, 24, or 32 bit targa's.
23 if (_TgaHeader.bits != 8 && _TgaHeader.bits != 24 && _TgaHeader.bits != 32)
24 {
25 return false;
26 }
27 // Calculate size of image buffer
28 _ImageSize = _TgaHeader.width * _TgaHeader.height * sDepth;
29
30 // Allocate memory and check for success
31 _pData = (unsigned char *)malloc(_ImageSize * sizeof(unsigned char));
32 if (_pData == NULL)
33 {
34 return false;
35 }
36 // Read in the bits
37 // Check for read error. This should catch RLE or other
38 // weird formats that I don't want to recognize
39 if (fread(_pData, _ImageSize, 1, pFile) != 1)
40 {
41 free(_pData);
42 _pData = NULL;
43 return false;
44 }
45
46 // Set OpenGL format expected
47 switch (sDepth)
48 {
49 #ifndef OPENGL_ES
50 case 3: // Most likely case
51 _Format = BGR;
52 break;
53 #endif
54 case 4:
55 _Format = BGRA;
56 break;
57 case 1:
58 _Format = LUMINANCE;
59 break;
60 default: // RGB
61 // If on the iPhone, TGA's are BGR, and the iPhone does not
62 // support BGR without alpha, but it does support RGB,
63 // so a simple swizzle of the red and blue bytes will suffice.
64 // For faster iPhone loads however, save your TGA's with an Alpha!
65 #ifdef OPENGL_ES
66 for (int i = 0; i < lImageSize; i += 3)
67 {
68 GLbyte temp = pBits[i];
69 pBits[i] = pBits[i + 2];
70 pBits[i + 2] = temp;
71 }
72 #endif
73 break;
74 }
75
76 // Done with File
77 fclose(pFile);
78
79 return false;
80 }
上面的代码读取8位、16位和32位图像的头信息并进行赋值，然后获取实现的颜色数据地址，根据头信息中的位数，获得图像的模式，由于iPhone不支持BRG格式，这里对gles下的使用作了RGB的转换。现在已经有用于显示的图像的颜色数据，现在定义一个用于软件渲染的纹理类如下，类中Image类包含了一张图像的头信息和颜色数据，在模型初始化的阶段，将这张纹理做为渲染器的输入数据进行传递，同时顶点数据需要传入纹理坐标。
1 class CSoftTexture2D : public ITexture
2 {
3 public:
4 CSoftTexture2D(const char *fullName);
5 Color GetPixel(const Vector2f &uv) const;
6 Color GetPixel(int x, int y) const;
7 private:
8 IImage *_Image;
9 };
在渲染过程中的片断着色器处理阶段，通过使用插值计算得到当前片断的uv值，就可以对纹理数据进行采样了，我们的Shader代码如下：
1 typedef map<string, vector<float>> UniformMap;
2
3 static void VertexShader(const void *globalUniforms, const void *uniforms, const void *datas, unsigned char *out)
4 {
5 UniformMap globalU = *((UniformMap *)globalUniforms);
6 UniformMap u = *((UniformMap *)uniforms);
7 Matrix4x4f mvpMat4(u["mvpMat"].data());
8
9 const Vector3f &inPosition = *(Vector3f *)(datas);
10 const Vector2f &inUV = *(Vector2f *)(&inPosition + 1);
11
12 Vector4f &outPosition = *(Vector4f *)out;
13 Vector2f &outUV = *(Vector2f *)(&outPosition + 1);
14 outPosition = mvpMat4 * Vector4f(inPosition.x, inPosition.y, inPosition.z, 1.0f);
15 outUV = inUV;
16 }
17
18 REGISTER_VPROGRAM(VertexShader);
19
20 static Color FragmentShader(const void *globalUniforms, const void *uniforms, ISampler **samplers, const void *datas)
21 {
22 Vector2f &inUV = V2F_UV(datas);
23
24 ISampler *sampler1 = samplers[0];
25 Color albedo = sampler1->Sample(inUV);
26 return albedo;
27 }
28
29 REGISTER_FPROGRAM(FragmentShader);
在FragmentShader代码中，第25行使用采样器进行采样，在不考虑多重采样等情况下 ，对于BGR格式的图像最简单的采样代码如下，这样，模型上就可以显示出带纹理的外观了。
int width = _Image->GetWidth();
int height = _Image->GetHeight();
if (x >= 0 && x < width && y >=0 && y < height)
{
unsigned char *data = (unsigned char*)_Image->GetData();
unsigned char *addr = data + width * y * 3 + x * 3;
float inv = 1.f / 255.f;
return Color(1.f, *(addr + 2) * inv, *(addr + 1) * inv, (*addr) *inv );
}
上面过程介绍了一张图像从加载到显示的过程，展示了纹理的简单应用，然后纹理的作用远不止如此，上面介绍的的是一张2D纹理的使用，在游戏中，纹理还有1D纹理、3D纹理、Cube纹理。1D纹理在卡通渲染中明暗过滤处理比较常见，3D纹理则相当于2D纹理叠在了一起，在体积渲染和一些drawcall合批优化中可以看到相关应用，Cube纹理则可以在天空盒、环境映射中看到它的身影。
通常对一张纹理进行采样，其Wrap Mode通常有Repeat、Clamp、Mirror几种，Wrap Mode是指当纹理坐标是Normalized即0~1时，uv超出这个范围的处理，下图是几种模式的效果图：
上面的例子中，我们没有处理纹理过滤的情况，由于纹理坐标与屏幕分辨率无关，纹理尺寸与模型尺寸的对应需要纹理过滤来处理这种适应关系，通常用到的有Nearest——取最邻近的像素值和Linear——获取附近像素加权平均值，同时当一个模型距离摄像机很远时，可以对纹理使用Mipmap来避免远处的闪烁现象，一张32*32的纹理其Mipmap级别从0到5分别为32*32、16*16、8*8、4*4、2*2、1*1。如果一张纹理启用了Mipmap其占用内存大小约增加1/3，推导如下：
设S = 1/4 + 1/16 + ... + 1/(4^n) 为增加的内存大小，
1 + 1/4 + 1/16 + ... + 1/(4^(n-1)) == 4S 为总占用内存大小，
4S - S = 3S = 1 - 1/(4^n)
n趋向于无穷大时，3S = 1，因此S = 1/3。
本节介绍了纹理的基础知识，后面介绍完光照后，将继续介绍凹凸映射、环境映射等高级技术，总之，游戏开发很多渲染表现都需要用到纹理相关技术。
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