[移动开发] Android OpenGL_ES glActiveTexture和glBindTexture

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[移动开发]Android OpenGL_ES glActiveTexture和glBindTexture

Refrence:

https://blog.csdn.net/n5/article/details/90045648
https://blog.csdn.net/hankern/article/details/112058229
https://blog.csdn.net/huazi5dgan/article/details/76160334
https://blog.csdn.net/zhuyingqingfen/article/details/19968341
https://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/8974719

简单的理解：GPU（显卡）中有N个 texture unit 纹理单元（具体数量依赖你的GPU能力），每个 texture unit 纹理单元（GL_TEXTURE0、GL_TEXTURE1…）都有GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D等textureTarget纹理目标接口。

Android系统默认有从GL_TEXTURE0到GL_TEXTURE31共32个纹理单元，不过不同的平台或不同的系统，可用的纹理单元数量是不同的。

比如，在Pixel3XL+Android11上，可用的TextureUnit共有96个：

// [GL_TEXTURE0 ~ GL_TEXTURE31 + 64]
// "(不在这个区间就会打印警告“bindTextureImage: clearing GL error: 0x500”)"
GLES20.glActiveTexture(GL_TEXTURE0);

glActiveTexture函数

默认情况下当前活跃的纹理单元为0，即如果不调用glActiveTexture函数，默认使用纹理单元0。

struct TextureUnit
{
    GLuint targetTexture1D;
    GLuint targetTexture2D;
    GLuint targetTexture3D;
    GLuint targetTextureCube;
    ...
};
 
TextureUnit textureUnits[GL_MAX_TEXTURE_IMAGE_UNITS]
GLuint currentTextureUnit = 0;

从下面代码中可以看到：当调用glBindTexture绑定纹理对象到纹理目标时，所作用的是当前活跃的纹理单元：

void glActiveTexture(GLenum textureUnit)
{
    currentTextureUnit = textureUnit  - GL_TEXTURE0 ;
}

void glBindTexture(GLenum textureTarget, GLuint textureObject)
{
    TextureUnit *texUnit = &textureUnits[currentTextureUnit];
    switch(textureTarget)
    {
    case GL_TEXTURE_1D: texUnit->targetTexture1D = textureObject; break;
    case GL_TEXTURE_2D: texUnit->targetTexture2D = textureObject; break;
    case GL_TEXTURE_3D: texUnit->targetTexture3D = textureObject; break;
    case GL_TEXTURE_CUBEMAP: texUnit->targetTextureCube = textureObject; break;
    }
}

glBindTexture函数

glBindTexture — 将一个命名的纹理绑定到一个纹理目标上

//这个更好理解 void glBindTexture(GLenum textureTarget, GLuint textureObject)
void glBindTexture(GLenum  target, GLuint  texture);

target

纹理对象要绑定到的目标。必须是下面中的一个：GL_TEXTURE_1D, GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_3D, GL_TEXTURE_1D_ARRAY, GL_TEXTURE_2D_ARRAY, GL_TEXTURE_RECTANGLE, GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_ARRAY, GL_TEXTURE_BUFFER, GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE 或者 GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE_ARRAY。
texture

纹理对象（纹理对象分配号），取值范围为从Integer.MIN_VALUE到Integer.MAX_VALUE，可通过glGenTextures得到。

int[] textures = new int[3];
GLES20.glGenTextures(textures.length, textures, 0);
// SurfaceTexture texture = new SurfaceTexture(textures[0]);
// texture.detachFromGLContext(); // 不调用会抛异常
// texture.attachToGLContext(textures[1]);
// 将surfaceTexture纹理对象附加到当前的GLContext上下文中
// surfaceTexture纹理对象在当前GLContext上下文中的分配号是textures[0]
surfaceTexure.attachToGLContext(textures[0]);
...
// 选择当前活动的纹理单元，不调用此代码默认使用纹理单元0
GLES20.glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
// 将分配号为textures[0]的纹理对象绑定到当前活动纹理单元的纹理目标GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES上
// 纹理对象分配号的取值为Integer.MIN_VALUE~Integer.MAX_VALUE
GLES20.glBindTexture(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES, textures[0]);
...

当一张纹理被绑定后，GL对于这个纹理目标的操作都会影响到这个被绑定的纹理。也就是说，这个纹理目标成为了被绑定到它上面的纹理的别名，而纹理名称为0则会引用到它的默认纹理。之后可能还会调用如下方法：

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RGBA,512,512,0,GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE,NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

这些函数里面的GL_TEXTURE_2D就等价与我们之前绑定的纹理，所以我们对GL_TEXTURE_2D的操作就会影响到之前的纹理，这和C++中的引用有点类似。

glBindTexture的使用方法实际上体现在两个地方：

首先是第一次载入纹理对象时，将载入的纹理对象（int型的纹理分配号）与纹理单元绑定在一起。也就是给当前的纹理分配相应的纹理号。
其次是载入多个纹理之后，需要在多个纹理之间进行切换，此时也需要使用glBindTexture函数进行切换。（这里是有正确？应该是可通过需要glActiveTexture切换）

在openGL中，存在一系列的texture unit，通过 glActiveTexture 选择当前的texture unit，默认的unit是0。而当前的texture unit中存在多个texture target，例如GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_CUBEMAP…。
通过glCreateTexture创建texture object后，第一次调用glBindTexture时，决定了texture object的类型，比如调用的是glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,0)，那么这个texture object就是一个2D texture，其内部状态被初始化为2D texture的状态，它不能再被bind到其他类型的texture target上，否则会产生运行时错误。
通过glBindTexture将一个texture object绑定到当前激活的texture unit的texture target上。然后通过glTexImage2D, glTexParameteri等函数改变texture object的状态。
创建texture object的时候需要指定texture unit吗？

并不需要，无论当前是哪个texture unit，不影响创建texture object。创建好的texture object可以绑定到其他texture unit的texture target上使用。
什么时候需要关心texture unit?

当使用多重纹理的时候，也就是说在shader里面要同时使用多于一个sampler的时候。通过glUniform1i将texture unit传给sampler，让sampler知道应该去哪个texture unit中获取texture object，那么应该获取哪个texture target指向的texture object呢？这就要看sampler的类型了。比如sampler2D，就会获取sampler被指向的texture unit中的GL_TEXTURE_2D texture targert。

总结：

openGL中纹理的状态分为texture unit和texture object包含的状态。texture unit的状态包括当前激活的unit，每个unit下面的各个target分别指向哪些texture object。texture object的状态包含type, texParam, format等等。

什么时候需要调用glActiveTexture以及glBindTexture就要看状态是否会改变。

对于shader来说，他可以访问所有的texture unit中指定的texture object。只要你告诉他某个sampler使用哪个unit就行。如果每个unit的内容指定后不需要改变，则即便shader使用了多个sampler也不需要来回切换unit的状态。当然更常见的是渲染完一个pass后，需要改变当前texture unit中某target中的texture object，也就是需要换贴图了。那么标准的操作就是先glActiveTexture，然后glBindTexture。当然如果你只使用unit0，则不需要调用glActiveTexture。