learnOpenGL 4.6 立方纹理

立方纹理是一种特殊纹理，它利用从立方体中心出发的方向向量进行纹理的采样，如下图：

方向向量的大小并不重要，只要提供了方向，OpenGL就会获取方向向量（最终）所击中的纹素，并返回对应的采样纹理值。
这样子，只要立方体的中心位于原点，我们就能使用立方体的实际位置向量来对立方体贴图进行采样了。

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于是乎，我们要做的就是要使面与相应的贴图对应。

因为立方体贴图包含有6个纹理，每个面一个，我们需要调用glTexImage2D函数6次，参数和之前教程中很类似。但这一次我们将纹理目标(target)参数设置为立方体贴图的一个特定的面，告诉OpenGL我们在对立方体贴图的哪一个面创建纹理。

和OpenGL的很多枚举(Enum)一样，它们背后的int值是线性递增的，所以如果我们有一个纹理位置的数组或者vector，我们就可以从GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X开始遍历它们，在每个迭代中对枚举值加1，遍历了整个纹理目标：

int width, height, nrChannels;
unsigned char *data;  
for(unsigned int i = 0; i < textures_faces.size(); i++)
{
    data = stbi_load(textures_faces[i].c_str(), &width, &height, &nrChannels, 0);
    glTexImage2D(
        GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, 
        0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data
    );
}

天空盒

立方纹理的一个重要应用就是天空盒，因为天空盒的中心始终在原点不移动，而且可以方便做反射折射等操作。

天空盒本质上是一个单位立方纹理，不过有几点特殊：

• 它的深度值要设为1.0（最大值），因为作为背景不应该挡住任何物体。

为了方便，我们直接将z值设为和W值相同。

gl_Position = pos.xyww;

我们还要改变一下深度函数，将它从默认的GL_LESS改为GL_LEQUAL（小于等于）。因为1.0已经是默认的最大值，只能等于不可能小于。

glDepthFunc(GL_LEQUAL);

• 它不需要model矩阵，因为在原点。
• 它的观察矩阵应该不移动，只能旋转。

方便起见，我们可以通过取4x4矩阵左上角的3x3矩阵来移除变换矩阵的位移部分。我们可以将观察矩阵转换为3x3矩阵（移除位移），再将其转换回4x4矩阵，来达到类似的效果。

glm::mat4 view = glm::mat4(glm::mat3(camera.GetViewMatrix()));

反射折射

因为立方纹理只需要方向向量就可以进行纹理采样，我们只要计算反射和折射的向量，就可做出环境的反射和折射效果了。

顶点着色器：

...
void main()
{
    Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * aNormal;
    Position = vec3(model * vec4(aPos, 1.0));
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}

反射的片元着色器：

...
void main()
{             
    vec3 I = normalize(Position - cameraPos);
    vec3 R = reflect(I, normalize(Normal));
    FragColor = vec4(texture(skybox, R).rgb, 1.0);
}

折射的片元着色器：
1.52为玻璃的折射率。

...
void main()
{             
    float ratio = 1.00 / 1.52;
    vec3 I = normalize(Position - cameraPos);
    vec3 R = refract(I, normalize(Normal), ratio);
    FragColor = vec4(texture(skybox, R).rgb, 1.0);
}