【C++游戏引擎开发】第15篇：OpenGL中的纹理加载

一、相关库的下载与安装

1.1 stb_image.h

​GitHub仓库​（直接下载 stb_image.h 文件）
https://github.com/nothings/stb/blob/master/stb_image.h
点击右上角的 Raw 按钮 → 右键 “另存为” stb_image.h

使用注意：

#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION  // 必须定义宏（仅需一次）
#include "stb_image.h"

1.2 GLEW介绍及安装

GLEW（OpenGL Extension Wrangler Library）是一个用于简化OpenGL扩展和核心功能使用的开源库。它主要用于帮助开发者动态加载和管理OpenGL函数指针，特别是在使用OpenGL高级功能或扩展时。
跨平台C++包管理利器vcpkg完全指南

vcpkg install glew

1.2.1 GLEW注意事项

• 必须在OpenGL上下文创建之后调用glewInit()（例如在GLFW的glfwMakeContextCurrent之后）。
• 在包含GLEW头文件（#include <GL/glew.h>）前，​不要包含系统自带的OpenGL头文件（如<GL/gl.h>），否则可能引发宏冲突。

#include <GL/glew.h>
// 注意：GLEW 必须在其他 OpenGL 头文件之前包含！
#include <GLFW/glfw3.h>  // 如果使用 GLFW

1.2.1 示例代码

#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>

int main() {
   
    // 初始化 GLFW
    if (!glfwInit()) {
   
        std::cerr << "GLFW 初始化失败！" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 创建窗口和 OpenGL 上下文
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "GLEW Demo", NULL, NULL);
    glfwMakeContextCurrent(window);

    // 初始化 GLEW
    GLenum err = glewInit();
    if (err != GLEW_OK) {
   
        std::cerr << "GLEW 初始化失败: " << glewGetErrorString(err) << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    // 检查 OpenGL 版本
    std::cout << "OpenGL 版本: " << glGetString(GL_VERSION) << std::endl;

    // 主循环
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
   
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    glfwTerminate();
    return 0;
}

1.3 纹理图片资源下载

https://polyhaven.com/zh

本文所用的三个资源：
Wood Floor Worn
Metal Plate
Denim Fabric

---

二、stb_image主要函数

2.1 stbi_load

unsigned char *stbi_load(
    char const *filename, 
    int *x, 
    int *y, 
    *int channels_in_file, 
    int desired_channels
);

• 功能: 加载常见格式图像（JPEG/PNG/BMP/TGA等）
• 参数:
  • filename: 图像文件路径
  • x: 返回图像宽度（输出参数）
  • y: 返回图像高度（输出参数）
  • channels_in_file: 返回原始通道数（输出参数）
  • desired_channels: 强制转换的通道数（0=保持原样）
• 返回值:
  • 成功: 图像数据指针（每像素desired_channels字节）
  • 失败: NULL
• 示例:

int width, height, channels;
unsigned char *data = stbi_load("image.png", &width, &height, &channels, 3);

2.2 stbi_load_from_memory

unsigned char *stbi_load_from_memory(
    stbi_uc const *buffer, 
    int len, 
    int *x, 
    int *y, 
    *int channels_in_file, 
    int desired_channels
);

• 功能: 从内存缓冲区加载图像
• 参数:
  • buffer: 内存中的图像数据指针
  • len: 数据长度（字节）
  • x: 返回图像宽度（输出参数）
  • y: 返回图像高度（输出参数）
  • channels_in_file: 返回原始通道数（输出参数）
  • desired_channels: 强制转换的通道数（0=保持原样）
• 返回值:
  • 成功: 图像数据指针（每像素desired_channels字节）
  • 失败: NULL

2.3 stbi_image_free

void stbi_image_free(void *retval_from_stbi_load);

• ​功能: 释放stbi_load分配的内存,每个stbi_load调用必须对应一个stbi_image_free-
• 注意: 必须调用此函数释放资源

---

三、实战示例

3.1 顶点着色器

#version 460 core  // 指定GLSL版本为4.6
layout (location = 0) in vec3 aPos;     // 顶点位置属性，索引0
layout (location = 1) in vec2 aTexCoord;// 纹理坐标属性，索引1

out vec2 TexCoord;  // 输出到片段着色器的纹理坐标

// 三个变换矩阵的uniform变量
uniform mat4 model;      // 模型空间->世界空间
uniform mat4 view;       // 世界空间->观察空间
uniform mat4 projection;  // 观察空间->裁剪空间

void main()
{
   
    // 应用矩阵变换顺序：投影 * 视图 * 模型 * 位置
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
    // 直接传递纹理坐标
    TexCoord = aTexCoord;
}

3.2 片段着色器

#version 460 core
in vec2 TexCoord;        // 从顶点着色器输入的纹理坐标
out vec4 FragColor;       // 最终输出的颜色值

// 三个不同的纹理采样器
uniform sampler2D diffuse0;  // 0号纹理单元（木材）
uniform sampler2D diffuse1;  // 1号纹理单元（金属）
uniform sampler2D diffuse2;  // 2号纹理单元（牛仔布）
uniform int textureIndex = 0;  // 当前选择的纹理索引

void main()
{
   
    // 根据索引选择采样器
    switch(textureIndex) {
   
        case 0: 
            FragColor = texture(diffuse0, TexCoord);  // 采样木材纹理
            break;
        case 1: 
            FragColor = texture(diffuse1, TexCoord);  // 采样金属纹理
            break;
        case 2: 
            FragColor = texture(diffuse2, TexCoord);  // 采样牛仔布纹理
            break;
        default: 
            FragColor = vec4(1.0);  // 默认显示白色
    }