OpenGL 编程指南学习资料以及我整理的代码下载地址https://pan.baidu.com/s/1bqrcspD
文中提到的代码为下载文件中的“OpenGL编程指南 VS2015代码.zip”文件，代码也可以到github上下载：https://github.com/Kylewlk/OpenGL-Programming-Guide-8th-Edition-Code
8 程序式纹理
3D物理模型
因为这章会使用3D物理模型，所以先讲解一下书中代码使用的3D物理模型。书中的3D物理模型格式有两种，扩展名都是.vbm，一种的人动物模型，另一种是几何体模型，如下图，图片上面对应的是代码中的工程名字。
所有的模型文件都存放在media文件夹中
虽然扩展名都是.vbm但是模型内部数据结构不一致，所以两种模型加载的时候使用的代码也是不一样。第一中人物使用的模型加载代码是放在工程目录下面的vbm.h和vbm.cpp，第二种几何模型使用的代码是lib/vbm.cpp和include/vmb.h。
两种模型包含的数据不一样，人物模型包含的数据有：顶点位置，法向量，纹理坐标；几何模型包含的数据有：顶点位置，法向量，切线向量，纹理坐标。关于第二种模型，书中代码的加载函数bool LoadFromVBM(const char * filename, int vertexIndex, int normalIndex, int texCoord0Index)最后一个参数texCoord0Index实际上是切线向量的顶点属性，纹理坐标的顶点属性固定是3，这一个bug我没改，懒。其他关与3D物理模型的问题可以参考代码。
规则的花纹
条纹
对应的代码工程8.1.1-01Stripe，运行结果：
程序使用到的一些函数可以在Opengl 4.x Reference查看其功能，程序中也涉及到反走样的问题，反走样原理可以查看第四章里面的图元反走样。
程序的实现主要在片元着色器里面，以下是片元着色器的代码：
float scaledT = fract(fsTexCoord*Scale);//放大纹理坐标然后取小数部分。
float frac1 = clamp(scaledT/Fuzz, 0.0, 1.0);//除了fuzz区域，其他都时1.
float frac2 = clamp((scaledT-Width)/Fuzz, 0.0, 1.0);//除了fuzz+width区域，其他都是1
代码中fsTexCoord是一个float数据，在圆环上的分布如下图
Scale是整个圆环的条带数目，fsTexCoord与之相乘后取小数部分，这相当于确定片源在哪个条带。对于frac1和frac2其在一个条带内值的分布如下图
其他请参考程序8.1.1-01Stripe
砖块
代码工程8.1.1-02BrickColor-Square
运行结果：
以下两张图片右边图片绘制的黑线分割开了每个砖块单元
实际上有两种砖块分别是：
玩具球
这里我实现了一个相对简单一点的例子，在球上面绘制一个三角形，对应代码工程8.1.2TriangleBall。
运行结果：
这里用到了一个数学知识，线性规划。在绘制球的时候会通过线性规划计算片源是否在三角形内，如果在三角形内则绘制红色。下图是z=0平面时线性规划坐标。
程序中会用到3个平面也就是P1，P2，P3。3维中一个平面的数学表达式aX+bY+cZ+d=0。我们用vec4的四个分量代表a,b,c,d。这样一个vec4就是一个平面。
晶格
这一块没有书中8.1.3的具体模型，实现了一个相对简单的例子8.1.3Lattice
运行结果：
凹凸纹理
显示器是一个2D的平面，当显示一个3D物理模型时，为了使得物体有立体感，需要模拟光照，让物体表面各个点的亮度根据光照设置明亮。凹凸纹理利用这一点人为的增加法线的干扰，这使得同一表面一些位置明亮不一致，从而看上去有凹凸感。
为了更好的控制凹凸的纹理，设计凹凸纹理时，会在一个平行于z=0的平面上设计。当显示时，显示的模型的三角形平面并不会与z=0平面平行，所以需要做一个转换，将平面的切线当作x轴，法线向量当作z轴，让后在转换后的坐标里面计算凹凸纹理。转换的原理和视图矩阵一样，可以参考第五章视图矩阵的推导。因为只需要与z=0平面平行，所以不需要有位移，只需要转换，因此只需要mat3*3的矩阵。
以下是在一个平面里面显示6*6个凸起来的圆点，代码工程8.2-01Bump。
凹凸纹理的限制
凹凸纹理一般只用于显示细小突起的花纹，因为凹凸纹理实际只是对法线进行的干扰，物体表面实际还是平的。当从90侧面看过去时，物体依然是平的，无法看出凹凸感。如下图（代码工程：8.2-02Bump-tours）, 使用了凹凸纹物体左右两边并没有凸起。
程序式纹理反走样
关于走样和反走样像素显示上的原理，可以参考第4章图元反走样。
dFdx和dFdy函数
这两个函数求的值是所求变量随视口（屏幕）x或y处的导数。当绘制三角形时，三角形内部颜色由三个点的颜色是采用线性插值的方式计算的，具体计算方法可以参考第四章光栅与插值。例如当视口宽度为W，高H，三角形内一个点的插值函数为R1 = k1*x1 + k2*y1 + b，片元着色器中dfdx(R1) = k1*(2/W)，dfdy(R1) = k2*(2/H)。之所以要乘以2是因为x，y取值都是[-1,1]范围之间。具体测试两个函数的工程为8.3.4-02Test_dFdx_dFdy。
fwidth函数fwidth(p) = abs(dFdx(p)) + abs(dFdy(p))
条纹球体
利用dfdx和dfdy我们可以知道绘制图元时变量单个图元（像素）的跨度，这样我们就可以更好的控制反走样需要的宽度，可以对smoothstep设置合适的参数进行反走样。如下例子，对应代码（8.3.4-01StripesBall）：
关与以上例子，书中给的球形几何3D模型纹理的s方向在球星处不连续，如下图，利用作为灰度进行绘制的球极点，明显可以看到锯齿纹：
由于这个原因当我们设置的条纹黑白交接处刚好在锯齿纹附件时，我们无法进行反走样。
反走样砖块
代码工程8.3.4-03BrickConvolution
反走样棋盘
当两个像素之间颜色变化过快时，直接使用一个平均颜色替代，代码工程8.3.5-01Checkerboard
运行后，缩小窗口，最终会变成一个平均颜色
噪声
提到噪声第一反应是嘈杂无序的声音，这里噪声指的是随机数，通过噪声我们可以模拟一些无序的运动火源、波浪，可以模拟一些无序的花纹云朵、裂痕等等。噪声的随机数与我们平时通过C语言生成的随机数有些不一样。首先噪声是连续的，C语言生成的随机数是离散。第二个不同是噪声生成随机数时需要一个参数，当参数相同时噪声函数返回的随机数也必须相同。当是一维噪声时，连续则可以通过数学表达式表示为f(x) ≈ f(x+dx)，如果绘制成图像会是一条无序的波，如下图，代码为8.4-01Noise1：
关与噪声的更多讲解可以参考这篇文章：http://www.cnblogs.com/Memo/archive/2008/09/08/1286963.html
多云的天空，代码工程：8.4.4-01NoiseCloudy
太阳表面，代码工程：8.4.5-01Turbulence。
火焰，代码工程：8.4.5-02SimpleFire
